JP2022539644A - Staircase structure in three-dimensional memory device and method for forming same - Google Patents
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Abstract
階段構造およびそれを形成するための方法を有する3Dメモリデバイスの実施形態が開示される。一例では、3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造および階段構造を含む。階段構造は、メモリアレイ構造の中間に位置し、メモリアレイ構造を横方向に沿って第1のメモリアレイ構造と第2のメモリアレイ構造とに分割する。階段構造は、横方向に沿って延びる複数の段と、メモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含む。段は、1つまたは複数の誘電体ペアの上に1つの段を含む。段は、ブリッジ構造に電気的に接続された導体部を含み、ブリッジ構造を介してメモリアレイ構造に電気的に接続される。横方向に直角の第2の横方向に沿ってブリッジ構造から離れるにつれて、導体部の幅は減少する。Embodiments of a 3D memory device having a staircase structure and method for forming the same are disclosed. In one example, a 3D memory device includes a memory array structure and a staircase structure. A staircase structure is located in the middle of the memory array structure and divides the memory array structure along the lateral direction into a first memory array structure and a second memory array structure. The staircase structure includes a plurality of laterally extending steps and a bridge structure in contact with the memory array structure. A step includes a step over one or more dielectric pairs. The tier includes conductor portions electrically connected to the bridge structure and electrically connected to the memory array structure through the bridge structure. Along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction, the width of the conductor portion decreases away from the bridge structure.
Description
本開示の実施形態は、3次元(3D)メモリデバイスおよびその製作方法に関する。 Embodiments of the present disclosure relate to three-dimensional (3D) memory devices and fabrication methods thereof.
平面メモリセルは、プロセス技術、回路設計、プログラミングアルゴリズム、および製作プロセスを改善することによって、より小さいサイズに縮小される。しかしながら、メモリセルの特徴サイズが下限に接近するにつれて、プレーナプロセスおよび製作技法は困難で高価なものになる。その結果、平面メモリセルに対するメモリ密度は上限に接近する。 Planar memory cells are shrunk to smaller sizes by improving process technology, circuit design, programming algorithms, and fabrication processes. However, as the feature size of memory cells approaches the lower limit, planar processes and fabrication techniques become difficult and expensive. As a result, the memory density for planar memory cells approaches an upper limit.
3Dメモリアーキテクチャは、平面メモリセルにおける密度限界に対処することができる。3Dメモリアーキテクチャは、メモリアレイと、メモリアレイへのおよびからの信号を制御するための周辺デバイスとを含む。 A 3D memory architecture can address density limitations in planar memory cells. A 3D memory architecture includes a memory array and peripheral devices for controlling signals to and from the memory array.
階段構造を有する3Dメモリデバイスおよびそれを形成するための方法の実施形態が、本明細書で開示される。 Embodiments of 3D memory devices with staircase structures and methods for forming the same are disclosed herein.
一例では、3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造および階段構造を含む。階段構造は、メモリアレイ構造の中間に位置し、メモリアレイ構造を横方向に沿って第1のメモリアレイ構造と第2のメモリアレイ構造とに分割する。階段構造は、横方向に沿って延びる複数の段と、第1のメモリアレイ構造および第2のメモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含む。複数の段は、1つまたは複数の誘電体ペアの上に1つの段を含む。段は、段の上面の上にありかつブリッジ構造と接触して電気的に接続される導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とを含む。段は、ブリッジ構造を介して第1のメモリアレイ構造および第2のメモリアレイ構造のうちの少なくとも1つに電気的に接続される。横方向に直角の第2の横方向に沿ってブリッジ構造から離れるにつれて、導体部の幅は減少する。 In one example, a 3D memory device includes a memory array structure and a staircase structure. A staircase structure is located in the middle of the memory array structure and divides the memory array structure along the lateral direction into a first memory array structure and a second memory array structure. The staircase structure includes a plurality of laterally extending steps and a bridge structure in contact with the first memory array structure and the second memory array structure. The multiple stages include a stage over one or more dielectric pairs. The step includes a conductor portion overlying the upper surface of the step and in contact with and electrically connected to the bridge structure, and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The tier is electrically connected to at least one of the first memory array structure and the second memory array structure via the bridge structure. Along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction, the width of the conductor portion decreases away from the bridge structure.
別の例では、3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造と、メモリアレイ構造と接触しているランディング構造とを含む。ランディング構造は、各々が横方向に沿って延びるそれぞれの深さにおける複数のランディング領域と、メモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含む。複数のランディング領域は、それぞれの上面の上の導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とをそれぞれ含む。導体部は、ブリッジ構造を介してメモリアレイ構造に電気的に接続される。導体部の幅は、横方向に直角の第2の横方向に沿ってブリッジ構造から離れるにつれて減少する。複数のランディング領域はそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある。 In another example, a 3D memory device includes a memory array structure and a landing structure in contact with the memory array structure. The landing structure includes a plurality of landing regions at respective depths, each extending along a lateral direction, and a bridge structure in contact with the memory array structure. The plurality of landing areas each include a conductor portion on the respective top surface and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The conductor portion is electrically connected to the memory array structure through the bridge structure. The width of the conductor portion decreases away from the bridge structure along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction. Each of the plurality of landing regions overlies one or more dielectric pairs.
さらに別の例では、3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造および階段構造を含む。階段構造は、横方向に沿って延びる複数の段を含む。複数の段は、段の上面の上の導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とを有する段を含む。導体部は、メモリアレイ構造に電気的に接続される。横方向に直角の第2の横方向に沿って、導体部の幅は変化する。 In yet another example, a 3D memory device includes a memory array structure and a staircase structure. The stair structure includes a plurality of steps extending along the lateral direction. The plurality of steps includes a step having a conductor portion on top of the step and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The conductor portion is electrically connected to the memory array structure. Along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction, the width of the conductor portion varies.
さらに別の例では、3Dメモリデバイスの階段構造を形成するための方法は、以下の動作を含む。最初に、複数の段の中に、交互配置された複数の第1の犠牲層と複数の第1の誘電体層とを有する、複数の段が形成される。ブリッジ構造が、複数の段と接触して形成され、ブリッジ構造は、交互配置された複数の第2の犠牲層と複数の第2の誘電体層とを有する。各第1の犠牲層は、同じレベルのそれぞれの第2の犠牲層と接触しており、各第1の誘電体層は、同じレベルのそれぞれの第2の誘電体層と接触している。犠牲部は、段のうちの少なくとも1つに対応する第1の犠牲層内に形成される。犠牲部は、それぞれの段の上面にあり、上側の段の縁部において切断される。第2の犠牲層および犠牲部は、複数の横リセスおよび1つの横リセス部をそれぞれ形成するために、同じエッチングプロセスによって除去される。複数の導体層が、横リセス内に形成され、導体部が、横リセス部内に形成され、導体層のうちのそれぞれの1つと接触している。 In yet another example, a method for forming a staircase structure for a 3D memory device includes the following acts. First, a plurality of steps is formed having a plurality of first sacrificial layers and a plurality of first dielectric layers interleaved within the plurality of steps. A bridge structure is formed in contact with the plurality of steps, the bridge structure having a plurality of alternating second sacrificial layers and a plurality of second dielectric layers. Each first sacrificial layer is in contact with a respective second sacrificial layer at the same level and each first dielectric layer is in contact with a respective second dielectric layer at the same level. A sacrificial portion is formed in the first sacrificial layer corresponding to at least one of the steps. A sacrificial portion is on the top surface of each step and is cut at the edge of the upper step. The second sacrificial layer and sacrificial portion are removed by the same etching process to form a plurality of lateral recesses and a lateral recess, respectively. A plurality of conductor layers are formed within the lateral recess, and conductor portions are formed within the lateral recess and in contact with respective ones of the conductor layers.
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示の実施形態を示し、記述とともに、さらに、本開示の原理を説明して当業者が本開示を作成して使用することを可能にするために役割を果たす。 The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of the specification, illustrate embodiments of the disclosure and, together with the description, explain the principles of the disclosure and enable those skilled in the art to make and make the disclosure. functions to allow it to be used
本開示の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
特定の構成および配置が説明されるが、これは、例示のためだけに行われることを理解されたい。他の構成および配置が、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく使用され得ることは、当業者には認識されよう。本開示が、様々な他のアプリケーションにおいて採用され得ることも、当業者には明らかとなろう。 Although specific configurations and arrangements are described, it should be understood that this is done for illustration only. A person skilled in the relevant art will recognize that other configurations and arrangements can be used without departing from the spirit and scope of this disclosure. It will also be apparent to those skilled in the art that the present disclosure can be employed in various other applications.
本明細書における「一(one)実施形態」、「一(an)実施形態」、「例示的な一実施形態」、「いくつかの実施形態」などに対する言及は、説明される実施形態は特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、あらゆる実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むとは限らないことを示すことに留意されたい。その上、そのようなフレーズが、同じ実施形態を参照するとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が1つの実施形態に関連して説明されるとき、明確に説明されるか否かにかかわらず、他の実施形態に関連するそのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは、当業者の知識の範疇にある。 References herein to "one embodiment," "an embodiment," "an exemplary embodiment," "some embodiments," and the like refer to the particular embodiment being described. It should be noted that while not all embodiments may include the features, structures, or properties of a particular feature, structure, or property. Moreover, such phrases are not necessarily referring to the same embodiment. Further, when certain features, structures, or characteristics are described in the context of one embodiment, such features, structures, or characteristics are described in the context of other embodiments, whether explicitly described or not. or affecting properties are within the knowledge of those skilled in the art.
一般に、専門用語は、文脈における使用法から少なくとも部分的に理解され得る。たとえば、本明細書で使用する「1つまたは複数の」という用語は、少なくとも部分的に文脈に応じて、特徴、構造、または特性を単数の意味で説明するために使用されてもよく、あるいは特徴、構造、または特性の組合せを複数の意味で説明するために使用されてもよい。同様に、「1つの(a)」、「1つの(an)」または「その(the)」などの用語は、再び、少なくとも部分的に文脈に応じて、単数の使用法を伝達するものと理解されてもよく、または複数の使用法を伝達するものと理解されてもよい。加えて、「に基づいて」という用語は、必ずしも排他的な要因のセットを伝達することを意図するとは限らず、またその代わりに少なくとも部分的に文脈に応じて、再び、明確に記述されるとは限らない追加の要因の存在を許容し得るものと理解され得る。 In general, the terminology can be understood, at least in part, from its usage in context. For example, as used herein, the term "one or more" may be used to describe a feature, structure, or property in the singular, at least in part depending on the context; It may be used to describe a combination of features, structures, or properties in multiple senses. Similarly, terms such as "a," "an," or "the," again, depending at least in part on the context, shall convey singular usage. It may be understood or understood to convey multiple usages. In addition, the term "based on" is not necessarily intended to convey an exclusive set of factors, and instead is again at least partially contextually delineated. It can be understood that the presence of additional factors, including but not limited to, may be permissible.
「の上に(on)」は何か「の上に直に」を意味するばかりでなく、中間の形体もしくは介在する層を伴って何か「の上に」の意味も含み、かつ「の上側に(above)」もしくは「の上方に(over)」は何か「の上側に(above)」もしくは「の上方に(over)」の意味を意味するばかりでなく、それが中間の形体もしくは介在する層を伴わずに何か「の上に(above)」もしくは「の上に(over)」(すなわち、何かの上に直に)あるという意味も含むことができるように、本開示における「の上に(on)」、「の上側に(above)」、および「の上方に(over)」の意味は広く解釈されるべきであることは、容易に理解されよう。 "On" not only means "directly on" something, but also includes "on" something with intermediate features or intervening layers, and "on" something. "Above" or "over" means not only "above" or "over" something, but also whether it is an intermediate form or As can also be meant to be "above" or "over" something (i.e., directly on something) without intervening layers, the present disclosure It will be readily understood that the meanings of "on", "above", and "over" in should be interpreted broadly.
さらに、「の真下に(beneath)」、「の下に(below)」、「下側の(lower)」、「の上側に(above)」、「上側の(upper)」などの空間に関連する用語は、本明細書では、図に示すように1つの要素または形体の、別の要素または形体に対する関係を説明するための記述を容易にするために使用され得る。空間に関連する用語は、図に示す配向に加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる配向を包含することを意図されている。装置は、(90度回転されるかまたは他の方向に)別様に方向づけられてもよく、本明細書で使用する空間に関連する記述子は、同様に、状況に応じて解釈されてもよい。 In addition, spatially related terms such as "beneath", "below", "lower", "above", "upper", etc. Terminology may be used herein to facilitate description to describe the relationship of one element or feature to another element or feature as shown in the figures. Spatial terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation shown in the figures. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or otherwise) and the spatially related descriptors used herein may likewise be interpreted accordingly. good.
本明細書で使用する「基板」という用語は、後続の材料層がその上に追加される材料を指す。基板自体は、パターニングされ得る。基板の上部に追加される材料は、パターニングされ得るか、またはパターニングされないままであり得る。さらに、基板は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウムなど、広範な半導体材料を含むことができる。代替的に、基板は、ガラス、プラスチック、またはサファイアウェハなどの非導電材料で作られ得る。 As used herein, the term "substrate" refers to the material upon which subsequent layers of material are added. The substrate itself can be patterned. Materials added on top of the substrate may be patterned or left unpatterned. Further, substrates can include a wide variety of semiconductor materials such as silicon, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, and the like. Alternatively, the substrate can be made of non-conductive materials such as glass, plastic, or sapphire wafers.
本明細書で使用する「層」という用語は、厚さを有する領域を含む材料部を指す。層は、下層または上層の構造の全体にわたって延びることができるか、または下層または上層の構造の範囲より小さい範囲を有してもよい。さらに、層は、連続構造の厚さより小さい厚さを有する同質のまたは異質の連続構造の領域であり得る。たとえば、層は、連続構造の上面と下面との間の、または上面および下面における、任意の水平面のペアの間に位置することができる。層は、先細の表面に横方向に、垂直に、および/または沿って延びることができる。基板は、層であり得、その中に1つまたは複数の層を含むことができ、および/またはその上に、その上側に、および/またはその下側に1つまたは複数の層を有することができる。層は、複数の層を含むことができる。たとえば、相互接続層は、1つまたは複数の導体および接触層(そこにおいて、相互接続線および/または垂直相互接続アクセス(VIA)コンタクトが形成される)ならびに1つまたは複数の誘電体層を含むことができる。 As used herein, the term "layer" refers to a section of material that includes regions having a thickness. A layer can extend over the entire structure of the underlying or overlying layer or have an extent that is less than the extent of the underlying or overlying structure. Additionally, a layer can be a region of homogeneous or heterogeneous continuous structure having a thickness less than the thickness of the continuous structure. For example, a layer can lie between any pair of horizontal surfaces, or between the top and bottom surfaces of a continuous structure. The layers can extend laterally, perpendicularly and/or along the tapered surface. The substrate can be a layer and can include one or more layers therein and/or have one or more layers thereon, on its top side, and/or on its bottom side. can be done. A layer can include multiple layers. For example, interconnect layers include one or more conductor and contact layers in which interconnect lines and/or vertical interconnect access (VIA) contacts are formed and one or more dielectric layers. be able to.
本明細書で使用する「名目上の/名目上」という用語は、製品またはプロセスの設計段階の間に設定される、構成要素またはプロセス動作に対する特性またはパラメータの所望のまたは目的の値を、所望の値の上および/または下の値の範囲とともに指す。値の範囲は、製造プロセスにおけるわずかな変動または許容誤差に起因し得る。本明細書で使用する「約」という用語は、主題の半導体デバイスに関連する特定の技術ノードに基づいて変化することができる所与の量の値を示す。特定の技術ノードに基づいて、「約」という用語は、たとえば、値の10~30%(たとえば、値の±10%、±20%または±30%)の間で変化する所与の量の値を示すことができる。 As used herein, the term "nominal" refers to the desired or intended value of a property or parameter for a component or process operation that is set during the design stage of a product or process. with a range of values above and/or below the value of . The range of values may be due to slight variations or tolerances in the manufacturing process. As used herein, the term "about" indicates the value of a given quantity that can vary based on the particular technology node associated with the subject semiconductor device. Based on a particular technology node, the term "about" may be used for a given amount that varies between, for example, 10-30% of the value (eg, ±10%, ±20% or ±30% of the value). value can be indicated.
本明細書で使用する「3Dメモリデバイス」という用語は、メモリストリングが基板に対して垂直方向に延びるように、横方向に向けられた基板上にメモリセルトランジスタの垂直方向に向けられたストリング(NANDメモリストリングなど、本明細書では「メモリストリング」と呼ばれる)を有する半導体デバイスを指す。本明細書で使用する「垂直の/垂直に」という用語は、名目上、基板の外側面に対する直角を意味する。 As used herein, the term "3D memory device" refers to a vertically oriented string of memory cell transistors on a laterally oriented substrate such that the memory string extends vertically with respect to the substrate. Refers to a semiconductor device having a memory string, such as a NAND memory string, referred to herein as a "memory string". The term "perpendicular/perpendicularly" as used herein nominally means perpendicular to the outer surface of the substrate.
いくつかの3Dメモリデバイスでは、データを記憶するためのメモリセルは、積み重ねられた記憶構造(たとえば、メモリスタック)を介して垂直に積み重ねられる。3Dメモリデバイスは、通常、ワード線ファンアウトなどの目的で積み重ねられた記憶構造の近くに形成された階段構造を含む。より高い記憶容量に対する需要が増加し続けているので、積み重ねられた記憶構造の垂直方向のレベルの数も増加し、コンタクトを穿孔して短絡を生じることなく、段の上にワード線VIAコンタクトを形成することはより困難になっている。たとえば、ワード線VIAコンタクトは、しばしば、階段構造が設置される絶縁構造内で段(たとえば、段のランディング領域)と接触している開口を形成し、その開口を導電材料で充填することによって形成される。従来、異なる深さ/高さにおいて段と接触するように形成されるこれらの開口は、同じエッチングプロセスで形成される。開口深さの変動に起因して、開口は、しばしば、均等にまたは望みどおりにエッチングされない。たとえば、より低い段と接触している開口(たとえば、より深い開口)とより高い段と接触している開口(たとえば、より浅い開口)とが同じエッチング時間にさらされ、その結果、より高い段と接触している開口がオーバーエッチングされる。オーバーエッチングは、より高い段の上面の上の導体層(たとえば、ワード線)が不必要に損傷されるか、またはさらにはエッチングされることを生じることがある。ワード線VIAコンタクトは、それぞれの導体層の下の他の導体層と不必要に接触して、短絡または不必要なリークにつながる突き抜けを生じることがある。この問題を解決するために、ランディングのための導体層を厚くするなどの努力がなされてきた。しかしながら、より厚いランディング領域は、依然として突き抜けの可能性を好適に低減することができず、製作プロセスはより困難になる。 In some 3D memory devices, memory cells for storing data are vertically stacked via stacked storage structures (eg, memory stacks). 3D memory devices typically include staircase structures formed near stacked storage structures for purposes such as wordline fanout. As the demand for higher storage capacity continues to increase, the number of vertical levels of stacked storage structures also increases, allowing word line VIA contacts to be placed on top of the tiers without piercing the contacts and causing short circuits. becoming more difficult to form. For example, wordline VIA contacts are often formed by forming an opening in the insulating structure in which the stepped structure is located that contacts the step (e.g., the landing area of the step) and filling the opening with a conductive material. be done. Conventionally, these openings formed to contact the steps at different depths/heights are formed in the same etching process. Due to variations in opening depth, openings are often not etched evenly or as desired. For example, openings in contact with lower steps (e.g., deeper openings) and openings in contact with higher steps (e.g., shallower openings) are exposed to the same etch time, resulting in higher steps. The opening in contact with is overetched. Overetching can cause conductive layers (eg, word lines) on top of higher steps to be unnecessarily damaged or even etched. The wordline VIA contacts may unnecessarily contact other conductor layers beneath their respective conductor layers, causing punch-through leading to shorts or unwanted leakage. In order to solve this problem, efforts have been made to increase the thickness of the conductor layer for landing. However, a thicker landing area still cannot adequately reduce the likelihood of punch-through and makes the fabrication process more difficult.
本開示による様々な実施形態は、階段構造およびその製作方法を提供する。複数の段を有する階段構造は、少なくとも1つの段の上面における導体部と、導体部の下に1つまたは複数の誘電体ペアを含む誘電体構造とを含むことができる。ワード線VIAコンタクトが、それぞれの段と接触して電気的に接続され得るように、導体部は、少なくともそれぞれの段のランディング領域(たとえば、段の一部)をカバーする。誘電体構造の厚さは、導体部の底面から基板の上面までの距離に等しくてよく、突き抜けに起因する異なる段における導体部間の干渉を防止するのに望ましい厚さである。段が延びる方向と直角である横方向に沿って、各導体部の幅は、端部から徐々に減少してもよい。 Various embodiments according to the present disclosure provide stair structures and methods of making the same. A staircase structure having multiple steps can include a conductor portion on the top surface of at least one step and a dielectric structure including one or more dielectric pairs below the conductor portion. The conductor portion covers at least the landing area of each step (eg, part of the step) so that the wordline VIA contacts can be in contact with and electrically connected to the respective step. The thickness of the dielectric structure may be equal to the distance from the bottom surface of the conductor portion to the top surface of the substrate, and is the desired thickness to prevent interference between conductor portions at different levels due to punch-through. Along a lateral direction perpendicular to the direction in which the step extends, the width of each conductor portion may gradually decrease from the ends.
本開示の実施形態では、導体部は、重複部と非重複部とを含む。重複部は、真上および/または真下の段と重複する導体部(または、真上/真下の段の導体部)の部分を指す。非重複部は、上側のまたは下側の段と重複しない導体部の部分を指す。ワード線VIAコンタクトは、導体部の非重複部の上に形成され得る。導体部の非重複部は、それぞれのワード線VIAコンタクトがその上に形成されるのに望ましい、大きいランディング領域を有することができる。いくつかの実施形態では、段が延びる方向に沿って、導体部の非重複部の寸法は、名目上、段の寸法と同じになる。 In embodiments of the present disclosure, the conductor portion includes overlapping portions and non-overlapping portions. Overlap refers to the portion of a conductor portion that overlaps with the step directly above and/or below (or the conductor portion of the step directly above/below). Non-overlapping portion refers to the portion of the conductor portion that does not overlap with an upper or lower step. A word line VIA contact may be formed on the non-overlapping portion of the conductor portion. The non-overlapping portion of the conductor portion can have a large landing area, which is desirable for the respective wordline VIA contacts to be formed thereon. In some embodiments, along the direction in which the step extends, the dimensions of the non-overlapping portions of the conductor portions are nominally the same as the dimensions of the step.
いくつかの実施形態では、導体部の下の誘電体構造は、それぞれの誘電体層および1つまたは複数の下層の誘電体ペアを含み、各誘電体ペアは、下側の段の中に誘電体部と誘電体層とを含む。いくつかの実施形態では、それぞれの段の導体部の下の誘電体ペアの数は、段の下の段/レベルの数に等しい。突き抜けが任意の導体部に生じるとしても、ワード線VIAコンタクトは、下側の段の導体部(または、ワード線)上にコンタクトを有さず、リークまたは短絡は低減/排除され得る。その結果、開口を形成することは、より容易になる。 In some embodiments, the dielectric structure below the conductor portion includes a respective dielectric layer and one or more underlying dielectric pairs, each dielectric pair in an underlying step. It includes a body portion and a dielectric layer. In some embodiments, the number of dielectric pairs under the conductor portion of each level is equal to the number of levels/levels under the level. Even if punch-through occurs on any conductor portion, the wordline VIA contact has no contact on the lower tier conductor portion (or wordline) and leakage or shorting can be reduced/eliminated. As a result, forming the opening becomes easier.
様々な実施形態では、段は、メモリアレイ構造の中間において、またはメモリアレイ構造の側面上に位置する階段構造内に形成される。階段構造は、交互配置された複数の導体層と誘電体層とを有するブリッジ構造を含むことができる。導体層は、メモリアレイ構造内でメモリセルに導電接続される。同じレベルにおける導体部および導体層を介して電圧がメモリセルに印加され得るように、各段の導体部は、段が延びる方向に直角の方向に沿って同じレベルにおける導体層と接触し得る。 In various embodiments, the steps are formed in the middle of the memory array structure or in stepped structures located on the sides of the memory array structure. The staircase structure can include a bridge structure having a plurality of alternating conductor and dielectric layers. The conductor layer is conductively connected to memory cells in the memory array structure. The conductor portion of each step may contact the conductor layer at the same level along a direction perpendicular to the direction in which the step extends so that a voltage can be applied to the memory cell through the conductor portion and the conductor layer at the same level.
導体部を形成するために、イオン注入プロセスが、ゲート交換の前に実行される。イオン注入プロセスは、犠牲部を形成するために採用され、犠牲部は、段の上面におけるそれぞれの犠牲層のイオン注入処理部である。犠牲部が、イオン注入によって処理されない犠牲層の他の部分より高速でエッチングされ得るように、イオン注入プロセスは、処理部の物理特性を変えることができる。その結果、横リセスおよび横リセス部が形成され得るように、1つのエッチングプロセスが、(たとえば、ブリッジ構造内にワード線を形成するための)犠牲層と、犠牲部とを同時に除去するために適用され得る。犠牲部の下の誘電体構造は留保され得る。いくつかの実施形態では、横リセス部は、犠牲部上のより高いエッチング速度に起因して、真上の段の下の犠牲層のオーバーエッチング部を含む。導体材料が、各段における横リセス部およびブリッジ構造内の横リセスを充填するために堆積される。複数の導体層が、ブリッジ構造内に形成され得る。各々がそれぞれの段においてかつそれぞれの誘電体構造の上にある複数の導体部が、階段内に形成され得る。いくつかの実施形態では、オーバーエッチング部が、導体部で充填された後に、隣接する導体部の間に重複部を形成する。 An ion implantation process is performed before the gate exchange to form the conductor portion. An ion implantation process is employed to form the sacrificial portion, which is the ion implantation treatment of the respective sacrificial layer on the top surface of the step. The ion implantation process can change the physical properties of the treated portion such that the sacrificial portion can be etched at a faster rate than other portions of the sacrificial layer not treated by the ion implantation. As a result, one etching process is required to simultaneously remove the sacrificial layer (e.g., for forming the word lines in the bridge structure) and the sacrificial portion so that the lateral recess and lateral recess can be formed. can be applied. The dielectric structure under the sacrificial portion can be reserved. In some embodiments, the lateral recess includes an overetch of the sacrificial layer beneath the step directly above due to the higher etch rate on the sacrificial portion. Conductive material is deposited to fill the lateral recesses in each step and the lateral recesses in the bridge structure. Multiple conductor layers may be formed within the bridge structure. A plurality of conductor portions, each in a respective step and overlying a respective dielectric structure, may be formed within the steps. In some embodiments, the overetch forms an overlap between adjacent conductor portions after being filled with conductor portions.
図1A~図1Cおよび図2A~図2Cは、いくつかの実施形態による、階段構造をそれぞれ有する3Dメモリデバイス100および200の概略図を示す。具体的には、図1A~図1Cは、階段構造がメモリ平面の中間に位置するレイアウトを示し、図2A~図2Cは、階段がメモリ平面の両側面の上に位置するレイアウトを示す。本開示の階段構造は、両3Dメモリデバイス100および200内に形成され得る。本開示を説明するための一例として、実施形態は、3Dメモリデバイス100内の階段構造の構造および製作プロセスに重点的に取り組む。いくつかの実施形態では、3Dメモリデバイス200内の階段構造は、同様の製作プロセスにおいて形成され得る。x軸およびy軸は、ウェハ面内の2つの直交する(直角の)方向を示すために図1Aおよび図2Aに含まれることに留意されたい。x方向は、それぞれの3Dメモリデバイスのワード線方向であり、y方向は、それぞれの3Dメモリデバイスのビット線方向である。本開示における構造は、単に例示を目的としており、それゆえ、実際の製品における寸法、比、または形状を示すものではないことに留意されたい。
1A-1C and 2A-2C show schematic diagrams of
図1Aは、本開示のいくつかの実施形態による、階段構造102を有する例示的な3Dメモリデバイス100の概略図を示す。いくつかの実施形態では、3Dメモリデバイス100は、複数のメモリ平面を含む。メモリ平面は、第1のメモリアレイ構造104-1と、第2のメモリアレイ構造104-2と、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2の中間の階段構造102とを含むことができる。ともにメモリアレイ構造と見なされる第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2は、同じ面積を有してもまたは有しなくてもよい。いくつかの実施形態では、階段構造102は、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2の中央にある。たとえば、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2は、階段構造102に対してx方向に対称であり得る。いくつかの例では、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2がメモリセルの異なるサイズおよび/または数を有し得るように、階段構造102は、第1および第2のメモリアレイ構造104-1/104-2の中央(中心)ではない中間にあり得ることが理解される。いくつかの実施形態では、3Dメモリデバイス100は、メモリセルが、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2内でNANDメモリストリングのアレイ(図1Aに示さず)の形で設けられるNANDフラッシュメモリデバイスである。第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2は、限定はしないが、ゲート線スリット(GLS)、スルーアレイコンタクト(TAC)、アレイ共通ソース(ACS)などを含む任意の他の好適な構成要素を含むことができる。
FIG. 1A shows a schematic diagram of an exemplary
x方向に横に延びるメモリ平面の各ワード線(図1Aに示さず)は、階段構造102によって2つの部分、すなわち、第1のメモリアレイ構造104-1を横切る第1のワード線部と第2のメモリアレイ構造104-2を横切る第2のワード線部とに分離され得る。各ワード線の2つの部分は、階段構造102内のそれぞれの段においてブリッジ構造(図1Bおよび図1Cの階段構造102内のブリッジ構造108として示す)によって電気的に接続され得る。行デコーダ(図示せず)が、それぞれの階段構造102の真上、真下、またはすぐ近くに形成され得る。各行デコーダは、メモリ平面の中間から相対する方向のワード線を双方向に駆動することができる。
Each word line in the memory plane that extends laterally in the x-direction (not shown in FIG. 1A) is split into two portions by the staircase structure 102: a first word line portion and a second word line portion across the first memory array structure 104-1. and a second wordline portion across the two memory array structures 104-2. The two portions of each word line may be electrically connected by a bridge structure (shown as
階段構造102の詳細な構造が、図1Bおよび図1Cに示される。図1Bは、3Dメモリデバイス100内の階段構造102の上面平面図を示す。図1Cは、階段構造102の上面図および隣接する第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2とのその空間的関係を示す。図示を容易にするために、図1Cは、1つの階段構造102のみを描いている。様々な実施形態では、3Dメモリデバイス100は、たとえば、y方向に沿って階段構造102と整列された第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2の間に、複数の階段構造を含む。たとえば、別の階段構造は、階段構造102と同じであり得、y方向に沿ったミラー階段構造102であり得る。同じく、ダミー階段などの他の可能な構造は、図示を容易にするために階段構造102の中で省略されている。
A detailed structure of the
図1Bは、互いに接触している階段106とブリッジ構造108とを有する階段構造102を示す。図1Eは、階段構造102の詳細な3D斜視図を示す。階段構造102は、シリコン(たとえば、単結晶シリコン)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、ヒ化ガリウム(GaAs)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンオンインシュレータ(SOI)、または任意の他の好適な材料を含むことができる基板10(図1Dに示す)上にあり得る。
FIG. 1B shows a
階段106は、ワード線方向、たとえばx方向に沿って延びる複数の段114を含み得る。各段114は、たとえば、対応するワード線VIAコンタクトとのコンタクトを形成するために、z方向に沿った異なる深さとランディング領域とを有し得る。階段106の各段114(「レベル」として示す)は、1つまたは複数の材料層ペアを含むことができる。いくつかの実施形態では、各段114の上部材料層は、垂直方向におけるワード線VIAコンタクトとの相互接続のための導体部を含む。いくつかの実施形態では、階段106の2つの隣接する段114のすべては、z方向に名目上同じ距離だけ、およびx方向に名目上同じ距離だけオフセットされる。このようにして、各オフセットは、z方向において3Dメモリデバイスのワード線コンタクトとの相互接続のための「ランディング領域」を形成することができる。いくつかの実施形態では、各段114は、導体部の下に少なくとも1つの誘電体層を含む。
The
ブリッジ構造108は、垂直方向に交互配置された導体層と誘電体層(図示せず)とを含むことができ、導体層(たとえば、金属層またはポリシリコン層)は、ワード線の一部として機能することができる。階段106の中のワード線がメモリアレイ構造(たとえば、104-1および/または104-2)からx方向に(たとえば、正のx方向、負のx方向、または両方向に)切断される階段106とは異なり、ブリッジ構造108内のワード線は、双方向ワード線駆動方式を達成するために、段114の上に載っているワード線VIAコンタクトとメモリアレイ構造(たとえば、104-1および/または104-2)とを橋渡しするために保存され得る。いくつかの実施形態では、階段106のうちの1つの階段の中の少なくとも1つの段114は、ブリッジ構造108を介して第1のメモリアレイ構造104-1および第2のメモリアレイ構造104-2のうちの少なくとも1つに電気的に接続される。少なくとも1つの段114が、少なくとも1つのワード線によってブリッジ構造108を介して第1および第2のメモリアレイ構造(たとえば、104-1および/または104-2)のうちの少なくとも1つに電気的に接続され得るように、少なくとも1つのワード線は、メモリアレイ構造(たとえば、104-1および/または104-2)およびブリッジ構造108の中で横方向に延びることができる。一例では、階段106内の段114は、ブリッジ構造108を介して負のx方向に延びるそれぞれのワード線部分によって、第1のメモリアレイ構造104-1に(負のx方向に)電気的に接続され得る。いくつかの実施形態では、階段106内の少なくとも1つの段114は、たとえば、負および正のx方向にそれぞれ延びるそれぞれのワード線部分によって、ブリッジ構造108を介して第1のメモリアレイ構造104-1および第2のメモリアレイ構造104-2の各々に電気的に接続される。
The
階段106内の導体部およびブリッジ構造108内の導体層はそれぞれ、限定はしないが、タングステン(W)、コバルト(Co)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、ドープシリコン、シリサイド、または任意のそれらの組合せを含む導電材料を含むことができる。階段106およびブリッジ構造108内の誘電体層は、限定はしないが、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、または任意のそれらの組合せを含む誘電体材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、導体部および導体層は、同じ材料、たとえば、タングステンなどの金属を含み、誘電体層は、酸化シリコンなどの同じ材料を含む。
The conductor portions within the
図1Cおよび図1Dは、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2の間の階段構造102を示す。図1Cおよび図1Dに示すように、階段106は、x方向に沿って延びる複数の段114を含んでよく、ワード線VIAコンタクト116は、少なくとも1つの(たとえば、各)段114の上に形成される。第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2の各々は、1つまたは複数のメモリブロックを含んでよく、各メモリブロックは、1つまたは複数のメモリフィンガー120を含む。いくつかの実施形態では、階段構造102は、y方向に沿ったメモリフィンガー120のペアの間にあり得る。各メモリフィンガー120は、z方向に沿って延びる複数のメモリストリング112を含み得る。メモリストリング112は、ブロッキング層と、メモリ層と、トンネル層と、半導体層と、および随意に、チャネルホールの中にあって、側壁からチャネルホールの中心に向けて半径方向に配置された誘電体コアとを有するチャネル構造を含み得る。メモリストリング112は、複数のワード線(たとえば、メモリフィンガー120内の導体層)と交差してよく、複数のメモリセルを形成する。メモリセルは、それぞれのメモリアレイ構造内にメモリセルアレイを形成し得る。いくつかの実施形態では、x方向およびz方向に沿って延びるGLS110は、第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2内のメモリセルをy方向に沿って複数のメモリフィンガー120に分割する。
Figures 1C and 1D show the
いくつかの実施形態によれば、双方向ワード線駆動方式を達成するために、ブリッジ構造108は、第1のメモリアレイ構造104-1および/または第2のメモリアレイ構造104-2を(物理的と電気的の両方に)接続する。すなわち、いくつかの実施形態によれば、階段構造102は、必ずしも完全にメモリアレイ構造を中間で切断するのではなく、代わりに階段構造のブリッジ構造108によって接続されている第1および第2のメモリアレイ構造104-1および104-2を残す。このようにして、各ワード線は、ブリッジ構造108を介して3Dメモリデバイス100の中間においてそれぞれのワード線VIAコンタクト116から双方向に(正と負の両方のx方向に)駆動され得る。図1Cおよび図1Dは、階段構造102を有する双方向ワード線駆動方式の例示的な電流経路を示す。矢印で示す電流経路は、それぞれ異なるレベルにおいて別々のワード線を通過する電流を表す。
According to some embodiments, the
図2A~図2Cは、各々がメモリアレイ構造204のそれぞれの側にある階段構造202-1および202-2を有する3Dメモリデバイス200の概略図を示す。階段構造202-1および202-2ならびにメモリアレイ構造204は、3Dメモリデバイス100の基板と同様の基板101上にあり得る。3Dメモリデバイス200は、メモリアレイ構造204内にメモリセルアレイを有するメモリ平面を含み得る。3Dメモリデバイス100とは異なり、3Dメモリデバイス200は、メモリアレイ構造204のx方向に両側に2つの階段構造202-1および202-2を含む。メモリ平面の各ワード線は、階段構造202-1または202-2内のそれぞれの段(レベル)まで、メモリ平面全体を横切ってx方向に横に延びる。行デコーダ(図示せず)が、それぞれの階段構造の真上、真下、またはすぐ近くに形成される。すなわち、各行デコーダは、ワード線の半分を介してメモリセルの半分を一方向に(両方向ではなく正または負のいずれかのx方向に)駆動し、ワード線の各々は、メモリ平面全体を横切る。
2A-2C show schematic diagrams of a
階段構造202-1および202-2は、同様の/同じ構造を有し得る。図2Bは、階段構造202-1および202-2の各々を表すことができる階段構造の正面上面図を示す。階段構造は、階段106と同様に、x方向に沿って延びる複数の段214を有する階段206を含み得る。階段構造は、同じく、階段206に電気的および物理的に接続されたブリッジ構造208を含む。ブリッジ構造208は、ブリッジ構造108のものと同様に、交互配置された導体層と誘電体層とを含み得る。いくつかの実施形態では、ブリッジ構造208は、x方向に沿って延びる複数の段を含み、段の各々は、階段206のそれぞれの段に対応する。階段206は、階段106と同様であってよく、たとえば、少なくとも1つの段214は、上面において導体部を含み、ブリッジ構造208内で同じレベルにおいて導体層に電気的に接続される。ブリッジ構造208内の導体層は、メモリアレイ構造204内でワード線(たとえば、導体層)に電気的に接続されたワード線部分であり得る。
Stair structures 202-1 and 202-2 may have similar/same structures. FIG. 2B shows a front top view of a stair structure that may represent each of stair structures 202-1 and 202-2. The staircase structure may include a
図2Cは、各々がメモリアレイ構造204のそれぞれの側にある階段構造202-1および202-2を示す。図2Cに示すように、階段206は、x方向に沿って延びる複数の段214を含んでよく、ワード線VIAコンタクト216は、少なくとも1つの(たとえば、各)段214上に形成される。メモリアレイ構造204は、1つまたは複数のメモリブロックを含んでよく、各メモリブロックは、1つまたは複数のメモリフィンガー220を含む。各メモリフィンガー220は、3Dメモリデバイス200内のメモリストリング112と同様に、複数のメモリストリング212を含み得る。メモリストリング212は、複数のワード線(たとえば、メモリフィンガー220内の導体層)と交差してよく、それぞれのメモリアレイ構造内でメモリセルアレイを形成する複数のメモリセルを形成する。いくつかの実施形態では、x方向およびz方向に沿って延びるGLS210は、メモリアレイ構造204内のメモリセルをy方向に沿って複数のメモリフィンガー220に分割する。
FIG. 2C shows staircase structures 202-1 and 202-2, each on a respective side of
いくつかの実施形態によれば、一方向ワード線駆動方式を達成するために、ブリッジ構造208はそれぞれ、メモリアレイ構造204を(物理的と電気的の両方に)接続する。このようにして、各ワード線は、ブリッジ構造208を介して3Dメモリデバイス200の片側においてそれぞれのワード線VIAコンタクト216から一方向に(正または負のx方向に)駆動され得る。図2Cに示すように、矢印で示す電流経路は、それぞれ異なるレベルにおいて2つの別々のワード線を通過する電流を表す。
According to some embodiments,
図3A~図3Dは、各々が互いに直交する階段構造(たとえば、102)の3つの断面図を示す。具体的には、図3Aおよび図3Bはそれぞれ、図1Bに示すように、A-A’方向およびB-B’方向に沿った階段構造102の断面図を示す。図3Aは、導体部の非重複部を示す、階段106の断面図を示す。図1Bに示すように、A-A’方向はx-z平面を表し、B-B’方向はz-y平面を表す。図3Cは、階段構造102の段/レベルのx-y断面図を示す。図3Dは、例示的な導体部の詳細な断面図を示す。図3A~図3Dは、同じく、ブリッジ構造がz方向に沿って異なる数の導体層/誘電体層ペアを有し得ることを除いて、同じ方向(図2Bに示す)に沿った階段構造202-1/202-2の断面図を表すことができる。
3A-3D show three cross-sectional views of a staircase structure (eg, 102), each perpendicular to each other. Specifically, FIGS. 3A and 3B show cross-sectional views of the
前に説明したように、3Dメモリデバイスでは、階段構造は、階段と、階段と接触しているブリッジ構造とを含み得る。図3Aおよび図3Bに示すように、階段構造は、階段306と、階段306と接触しているブリッジ構造308(一部のみを図3Bに示す)とを含み得る。階段構造は、3Dメモリデバイス100における基板と同様の基板302の上に形成され得る。少なくとも階段306が絶縁構造350内に設置されるように、絶縁構造350は、少なくとも階段306の上にあり得る。ワード線VIAコンタクト316は、絶縁構造350内に形成されてよく、それぞれの段のランディング領域上に載っている。図示を容易にするために、1つだけのワード線VIAコンタクト316が示されている。絶縁構造350は、酸化シリコン、窒化シリコン、および/または酸窒化シリコンなど、任意の好適な誘電体材料を含み得る。ワード線VIAコンタクト316は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、ポリシリコン、ドープシリコン、シリサイド、または任意のそれらの組合せを含み得る。ブリッジ構造308は、3Dメモリデバイス100におけるものと同様の、交互配置された複数の導体層330と誘電体層336とを含み得る。
As previously explained, in a 3D memory device, a staircase structure may include a staircase and a bridge structure in contact with the staircase. As shown in FIGS. 3A and 3B, the staircase structure may include a
図3Aおよび図3Bに示すように、階段306は、x方向、たとえばワード線方向に沿って延びる複数の段314を含む。各段314は、z方向に沿って異なる深さを有し得る。いくつかの実施形態では、最上段を除いて、階段306は、少なくとも1つの段314の上面において導体部320を含み、ブリッジ構造308内の同じレベルにおいて導体層330に電気的および物理的に接続される。いくつかの実施形態では、階段306内の各段314は、それぞれの導体部320を含み得る。導体部320は、同じレベルの誘電体部324(たとえば、x方向に沿って延びる)と接触し得る。随意に、それぞれの段314では、導体部320は、下の誘電体層326の上にあってそれと接触している別の誘電体部の上にあってそれと接触し得る。いくつかの実施形態では、それぞれの段314では、導体部320は、任意の他の誘電体部が介在することなく、誘電体層326の上にあってそれと接触し得る。いくつかの実施形態では、階段306内の各誘電体層326は、ブリッジ構造308内の同じレベルにおいて誘電体層326と接触している。いくつかの実施形態では、導体部320は、それぞれの段314の中の2つ以上の誘電体層336の上にあり得る。
As shown in FIGS. 3A and 3B,
図3Aに示すように、x方向に沿って、導体部320は、それぞれの段314のランディング領域内に延びる。導体部320の非重複部(図3Dに示す)は、上側の段314(たとえば、段314の真上)の端部において切断され得る(たとえば、段の中に延びない)。すなわち、x方向に沿って、隣接する導体部320の非重複部の間に、重複は、ほとんどまたはまったく形成されない。いくつかの実施形態では、x方向に沿って、任意の導体部320の非重複部の間に、重複は形成されない。いくつかの実施形態では、x方向に沿って、導体部320の非重複部の幅dは、段314の寸法以下であり得る。それぞれのワード線VIAコンタクトは、導体部320の非重複部の上に形成され得る。
Along the x-direction,
いくつかの実施形態では、段314では、誘電体部324および他の誘電体部(形成された場合)は、誘電体層326の材料とは異なる、同じ材料を有し得る。いくつかの実施形態では、誘電体層326は、酸化シリコンを含む。いくつかの実施形態では、誘電体部324は、窒化シリコンを含む。いくつかの実施形態では、他の誘電体部(形成された場合)は、x方向に沿って導体部320と同じ寸法を有する。段314では、誘電体部324および他の誘電体部の底面は、z方向に沿って同一平面にあり得る。z方向に沿って、導体部320の厚さは、誘電体部324の厚さ以下であってよく、他の誘電体部(形成された場合)の厚さは、誘電体部324の厚さより小さくてよい。
In some embodiments, in
図3Bに示すように、y方向に沿って、導体部320の長さDは、それぞれの段314の寸法以下であり得る。いくつかの実施形態では、長さDは、y方向に沿ったそれぞれの段314の寸法に等しい。いくつかの実施形態では、長さDは、それぞれの段314の寸法より小さく、第2の誘電体部323は、ブリッジ構造308から離れた段314の端部において形成される。第2の誘電体部323は、z方向に沿って誘電体部324と同じ厚さを有してよく、誘電体部324と同じ材料を有してよい。x方向に沿って、第2の誘電体部323の幅は、導体部320の幅dに対して小さくても、等しくても、または大きくてもよい。導体部320の長さDおよび幅dはそれぞれ、それぞれの段314のランディング領域をカバーし、かつそれぞれのワード線VIAコンタクト316が所望のロケーションにおいて形成されることを可能にするのに十分に大きくあり得る。
As shown in FIG. 3B, along the y-direction, the length D of
図3Aおよび図3Bに示すように、導体部320は、同じ段314の中の少なくとも1つのそれぞれの誘電体層326の上にあり得る。いくつかの実施形態では、各段314では、導体部320は、それぞれの誘電体層326と接触しておりかつその上にある。一方では、誘電体部324は、たとえば、それぞれの導体部320との境界から階段306とメモリアレイ構造との間の境界まで、x方向に沿って(たとえば、負のx方向に沿って)階段306の中に延び得る。いくつかの実施形態では、z方向に沿って、少なくとも1つの導体部320は、交互配置された複数の誘電体層326と誘電体部324との上にある。たとえば、誘電体層326は、同じ段の中にそれぞれの誘電体層326を、および下側の段314の中に1つまたは複数の誘電体層326を含み得る。誘電体部324は、下側の段314の中に1つまたは複数の誘電体部324を含み得る。いくつかの実施形態では、z方向に沿って、少なくとも1つの導体部320は、同じく、同じ段314の中の他の誘電体部の上にある。図3Bに示すように、導体部320の下にあるすべての誘電体部324および誘電体層326は、誘電体構造340と呼ばれることがあり、z方向に沿った誘電体構造340の厚さは、それぞれの導体部320の底面と基板302の上面との間の距離に等しい。いくつかの実施形態では、y方向に沿った誘電体構造340の長さは、導体部320の長さ(たとえば、長さD)に等しい。いくつかの実施形態では、x方向に沿った誘電体構造340の幅は、導体部320の幅(たとえば、幅d)に等しい。いくつかの実施形態では、底の段314(たとえば、階段306の底における段314)を除いて、誘電体構造340は、下側の段314(たとえば、負のz方向に沿ったより低い高度/より大きい深さにおける段314)に対応する誘電体部324および誘電体層326の少なくとも1つのペアを含む。いくつかの実施形態では、底の段314を除いて、各誘電体構造340は、下側の段314に対応する誘電体部324および誘電体層326の少なくとも1つのペアと、それぞれの段314の中の誘電体層326とを含む。
As shown in FIGS. 3A and 3B,
図3Cは、GLS310、導体層330、導体部320、および誘電体部324の空間的関係を示す、階段構造の側面断面図を示す。図3Bおよび図3Cに示すように、いくつかの実施形態では、階段306は、ブリッジ構造308と接触している接続構造321を含む。階段306の一部でありかつx方向に沿って延びる接続構造321は、基板302の上に交互配置された少なくとも1つの導体ストリップと少なくとも1つの誘電体ストリップとを含み得る。いくつかの実施形態では、y方向に沿った接続構造321の長さLは、ゼロ以上である。それぞれの段314に対して、x方向に沿った接続構造321の寸法は、それぞれの誘電体層326の長さ(たとえば、誘電体部324と導体部320の幅との和)であり得る。すなわち、x方向に沿って、接続構造321の寸法は、段314とブリッジ構造308との間の接触領域の長さと同じであり得る。z方向に沿った接続構造321の厚さは、それぞれの段314の高さと同じであり得る。すなわち、接続構造321の厚さは、段314/導体部320の上面から基板302の上面までの距離に等しくてよい。各導体ストリップは、同じレベルの導体層330と誘電体部324とに接触してよく、各誘電体ストリップは、同じレベルの誘電体層336と誘電体層326とに接触し得る。導体ストリップの材料は、導体層330の材料と同じであってよく、誘電体ストリップの材料は、誘電体層336の材料と同じであってよい。
FIG. 3C shows a side cross-sectional view of a staircase structure showing the spatial relationship of GLS 310,
それぞれの段314に対して、上部導体ストリップは、同じく、それぞれの導体部320と接触してよく、したがって、同じレベルの導体部320と導体層330とを電気的に接続する。z方向に沿って、各導体ストリップの厚さは、それぞれの導体層330の厚さと同じであり得る。いくつかの実施形態では、階段306の一部である導体ストリップおよび誘電体ストリップは、y方向に沿って階段306に入る導体層330および誘電体層336の延長部と見なされ得る。それぞれの段314のいくつかの実施形態では、誘電体構造340は、それぞれの接続構造321と接触している。
For each
図3Cに示すように、GLS310は、x方向に沿って延びてよく、ブリッジ構造308(たとえば、またはブリッジ構造308内の導体層330)と接触している。いくつかの実施形態では、ブリッジ構造308は、GLS310と階段306との間にあり得る。いくつかの実施形態では、負のy方向に沿って、導体部320の幅dは減少し得る。様々な実施形態では、負のy方向に沿って、幅dは、(たとえば、ブリッジ構造308または接続構造321(存在する場合)の境界から)第1の距離d1だけ減少し続けてよく、第2の距離d2だけ不変のままである。図3Cに示すように、d1とd2との和は、接続構造321が形成されない場合はDに等しくてよく、接続構造321が形成される場合は(D-L)に等しくてよい。いくつかの実施形態では、d1がd2と比較して無視できるように、d1は小さいことが望ましい。たとえば、d1は、d2の約2%~約20%(たとえば、2%、3%、5%、8%、10%、15%、18%、20%)であり得る。
As shown in FIG. 3C, GLS 310 may extend along the x-direction and contact bridge structure 308 (eg, or
図3Dは、導体部320の詳細な構造を示す。図示を容易にするために、異なるパターン/陰影が、導体部320の様々な部分を示すために図3Dで使用されている。いくつかの実施形態では、導体部320は、非重複部320-1と、重複部320-2および320-3とに分割され得る。重複部320-2は、z方向に沿って真上の段と重複する導体部320(または、真上の段の導体部320)の部分を表し得る。重複部320-3は、z方向に沿って真下の段と重複する導体部320(または、真下の段の導体部320)の部分を表し得る。非重複部320-1は、上側または下側の段と重複しない導体部320の部分を表し得る。非重複部320-1および重複部320-3はともに、段314の上面に露出される導体部320の部分を形成し得る。重複部320-2と非重複部320-1との間の境界は、物理的には形成されないが、真上の段314の縁部であり得る。図3Cおよび図3Dに示すように、非重複部320-1は、重複部320-2および320-3の各々と接触している。その結果、導体部320の総面積は、x-y平面に沿って、非重複部320-1と、重複部320-2および320-3との和であり得る。
FIG. 3D shows the detailed structure of the
いくつかの実施形態では、重複部320-2および320-3は、名目上同じ形状および/または名目上同じ寸法を有し得る。いくつかの実施形態では、図3Cに示すように、重複部320-2は直角三角形の形状を有し、直角は、真上の段314の縁部と、x方向に沿った誘電体部324の境界とによって形成される。重複部320-2の横寸法は、負のy方向に沿って徐々に減少してよい。いくつかの実施形態では、誘電体部324の境界は、直角三角形(たとえば、重複部320-2)の斜辺ならびにy方向に沿った(たとえば、真上の段314の縁部と整列された)境界およびx方向に沿った(たとえば、接続構造321またはブリッジ構造308との)境界を含み得る。いくつかの実施形態では、非重複部320-1は、直角台形の形状を有し得る。非重複部320-1の横寸法は、負のy方向に沿って増加してよい。すなわち、導体部の幅dは、負のy方向に沿って減少してもよく、不変のままでもよい。
In some embodiments, overlaps 320-2 and 320-3 may have nominally the same shape and/or nominally the same dimensions. In some embodiments, as shown in FIG. 3C, overlap 320-2 has the shape of a right triangle, with the right angle being the edge of
図4A~図4Dは、本開示の様々な実施形態による、3Dメモリデバイスの例示的な階段構造を形成するための製作プロセスを示す。図5Aおよび図5Bは、いくつかの実施形態による、イオン注入プロセスの前と後の階段を示す。図6は、いくつかの実施形態による、3Dメモリデバイスの例示的な階段構造を形成するための方法600のフローチャートである。方法600に示す動作は、包括的なものではないこと、および他の動作が、示された動作のうちのいずれかの前、後、または途中に同様に実行され得ることが理解される。さらに、動作のうちのいくつかは、同時に実行されてもよく、または図6に示す順序と異なる順序で実行されてもよい。
Figures 4A-4D illustrate a fabrication process for forming an exemplary staircase structure of a 3D memory device, according to various embodiments of the present disclosure. 5A and 5B show steps before and after an ion implantation process, according to some embodiments. FIG. 6 is a flowchart of a
図6を参照すると、方法600は、階段およびブリッジ構造を有する階段構造が形成される動作602において開始する。図4Aは、対応する構造を示す。
Referring to FIG. 6,
図4Aに示すように、階段406およびブリッジ構造408を有する階段構造が、基板402の上に形成される。階段406は、ブリッジ構造408と接触し得る。階段406は、交互配置された複数の犠牲層429と複数の誘電体層426とを含んでよく、x方向に沿って延びる複数の段414(たとえば、図3Aの段314参照)を形成する。各段414は、犠牲層429/誘電体層426の少なくとも1つのペアを含み得る。ブリッジ構造408は、交互配置された複数の犠牲層439と複数の誘電体層436とを含み得る。いくつかの実施形態では、各犠牲層439は、同じレベルのそれぞれの犠牲層429と接触しており、各誘電体層436は、同じレベルのそれぞれの誘電体層426と接触している。いくつかの実施形態では、犠牲層439および429は、窒化シリコンなどの同じ材料を含む。いくつかの実施形態では、誘電体層436および426は、酸化シリコンなどの同じ材料を含む。
As shown in FIG. 4A, a stepped
スタック構造を形成するために、材料スタックが最初に形成され得る。材料スタックは、垂直方向に交互配置された第1の誘電体材料層と第2の誘電体材料層とを含み得る。いくつかの実施形態では、材料スタックは誘電体スタックであり、第1の材料層および第2の材料層は、異なる誘電体材料を含む。交互配置された第1の誘電体材料層および第2の誘電体材料層は、基板402の上に交互に堆積され得る。いくつかの実施形態では、第1の誘電体材料層は窒化シリコンの層を含み、第2の誘電体材料層は酸化シリコンの層を含む。材料スタックは、限定はしないが、化学気相成長(CVD)、物理気相成長(PVD)、原子層堆積(ALD)、または任意のそれらの組合せを含む、1つまたは複数の薄膜堆積プロセスによって形成され得る。
To form a stack structure, a material stack may first be formed. The material stack may include vertically alternating first and second dielectric material layers. In some embodiments, the material stack is a dielectric stack and the first material layer and the second material layer comprise different dielectric materials. The alternating first and second dielectric material layers may be alternately deposited on the
材料スタックの一部は、スタック構造を形成するためにパターニングされ得る。いくつかの実施形態では、別々のマスク、たとえば別々のエッチングプロセスが、階段406およびブリッジ構造408を形成するために使用され得る。いくつかの実施形態では、階段406の形成は、材料スタックの上でエッチマスク(たとえば、パターニングされたフォトレジストまたはPR層)を使用して材料スタックを反復してエッチングすることを含む。エッチマスクは、エッチングされるべき材料スタックの部分を露出するために、しばしばすべての方向から内側に漸増的に、繰り返しトリミングされ得る。トリミングされたPRの量は、段の寸法に直接関連し得る(たとえば、決定因子であり得る)。たとえば、x方向に沿ってトリミングされたPRの量は、x方向に沿った段414の幅を決定し得る。PR層のトリミングは、好適なエッチング、たとえばウエットエッチングなどの等方性エッチングを使用して取得され得る。1つまたは複数のPR層は、段の形成のために連続して形成され、トリミングされ得る。いくつかの実施形態では、たとえば、ドライエッチングおよび/またはウエットエッチングなどの好適なエッチングプロセスを使用する材料スタックのエッチングが、PR層のトリミングに続く。いくつかの実施形態では、材料スタックは、それぞれのPR層のトリミングに続いて、z方向に沿って段の深さだけエッチングされる。段の深さは、段の中に含まれる誘電体材料層ペアの数(たとえば、第1の誘電体材料層/第2の誘電体材料層の数)に等しくてよい。いくつかの実施形態では、誘電体材料層ペアの数は1つである。材料スタックのエッチングプロセスが後続するフォトレジストマスクのトリミングプロセスは、本明細書ではトリムエッチングサイクルと呼ばれる。トリムエッチングサイクルの数は、y軸に沿って材料内に形成される段の数を決定することができる。いくつかの実施形態では、段を形成した後、第1の誘電体材料層は、犠牲層429を形成してよく、第2の誘電体材料層は、誘電体層426を形成し得る。階段406が形成され得る。いくつかの実施形態では、各段414は、犠牲層429と下層の誘電体層426とのペア(たとえば、1つの犠牲/誘電体ペア)を含む。
A portion of the material stack may be patterned to form a stack structure. In some embodiments, separate masks, eg, separate etching processes, may be used to form
様々な実施形態では、ブリッジ構造408は、材料スタックの別の部分をパターニングすることによって形成され得る。エッチマスクは、ブリッジ構造408の設計に応じて、使用されてもされなくてもよい。様々な実施形態では、ブリッジ構造408は、図1Bに示す「壁形状」構造か、または図2Bに示す階段形状を有し得る。ブリッジ構造408は、同じエッチングプロセスによって、または異なるエッチングプロセスによって、階段406を用いて形成され得る。いくつかの実施形態では、ブリッジ構造408の形成は、ドライエッチングおよび/またはウエットエッチングなどの好適なエッチングプロセスが後続するフォトリソグラフィプロセスを含む。階段406およびブリッジ構造408を有する階段構造が、形成され得る。
In various embodiments,
いくつかの実施形態では、犠牲層429は、階段406が形成された後、それぞれの段414の上面において露出される。各段414では、誘電体層426は、犠牲層429の下にあり得る。いくつかの実施形態では、図4Aに示すように、下層の犠牲層429が最適化された物理特性を有することができるように、段414の上の後続のイオン注入プロセスの間に緩衝および保護を提供するために、保護層425が、段414の上面の上に形成され得る。保護層425は、イオン注入プロセスを経験することになっている段414の少なくとも一部(すなわち、犠牲層429)をカバーし得る。たとえば、保護層425は、段414(たとえば、犠牲層429)の少なくともランディング領域(または、可能なランディング領域)をカバーし得る。保護層425は、z方向に沿った好適な厚さを有する任意の好適な材料を含んでよく、任意の好適な方法を用いて形成され得る。いくつかの実施形態では、保護層425は、誘電体材料の層を含む。いくつかの実施形態では、保護層425は、段414を形成する間に完全にはエッチング除去されない第2の誘電体材料層(たとえば、酸化シリコン)の一部を含む。すなわち、階段406内の第1の誘電体材料層の真上の第2の誘電体材料層の少なくとも一部は、材料スタックのエッチングの間に留保され得る。いくつかの実施形態では、段414を形成するためのエッチング時間は、保護層425が所望の厚さを有することを確実にするように制御される。いくつかの実施形態では、保護層425は、同じく、段414(すなわち、犠牲層429)の上に酸化シリコンなどの誘電体材料の層を堆積させるために、好適な堆積プロセス、たとえばCVD、ALDおよび/またはPVDを単独で、または制御されたエッチングに加えることによって形成され得る。
In some embodiments,
図5Aは、イオン注入プロセスの前の、段414の拡大図500を示す。図5Aに示すように、いくつかの実施形態では、各段414の中の犠牲層429は、犠牲層429の真上の第2の誘電体材料の層全体を含む保護層425によってカバーされ得る。いくつかの実施形態では、イオン注入プロセスの前に、段414は、保護層425および下層の犠牲層429を含む。誘電体層426は、それぞれの犠牲層429の下にあってよく、真下の段414の保護層425と接触していてよい。
FIG. 5A shows an
図6を参照すると、方法600は、それぞれの段の上面の上に犠牲層を形成するために、イオン注入プロセスが実行される動作604に進む。図4Bは、対応する構造を示す。
Referring to FIG. 6,
図4Bに示すように、イオン注入プロセスは、少なくとも1つの段414の上面の上に犠牲部419を形成するために実行され得る。いくつかの実施形態では、複数の犠牲部419が、それぞれの段414の上にそれぞれ形成される。犠牲部419は、少なくともそれぞれの段414のランディング領域をカバーし得る。いくつかの実施形態では、犠牲部419は、それぞれの段414の全幅dを(たとえば、図3Aに戻って参照して、x方向に沿って)カバーする。犠牲部419が、x方向に沿って上側の段414の下に延びないように、犠牲部419は、真上の段414の縁部において切断され得る。様々な実施形態では、長さDを有する犠牲部419は、それぞれの段414の全長を(たとえば、図3Bに戻って参照して、y方向に沿って)カバーしてもしなくてもよい。犠牲部419は、イオン注入プロセスに応じて、ブリッジ構造408と階段406との間の境界において切断されてもされなくてもよい。z方向に沿って、犠牲部419の厚さは、犠牲層429の厚さ以下であり得る。いくつかの実施形態では、犠牲部419の厚さは、犠牲層429の厚さに等しい。
An ion implantation process may be performed to form a
イオン注入は、犠牲層429の処理部(すなわち、犠牲部419)の物理特性を変更し得る。いくつかの実施形態では、後続のゲート交換プロセスにおいて、犠牲層429を除去するためのエッチャントが、犠牲層429の上の犠牲部419上でより高いエッチング速度を有し得るように、犠牲部419は、より高い多孔性を有するためにイオンによって照射され得る。すなわち、犠牲層429を除去するためのエッチャントは、犠牲層429の上の犠牲部419を選択的にエッチングし得る。いくつかの実施形態では、犠牲部419は、犠牲層429より低い密度を有し、より容易にエッチングされるようになる。いくつかの実施形態では、犠牲部419上のエッチング速度と犠牲層429上のエッチング速度との間の比は、約3:1であり得る。様々な実施形態では、イオン注入プロセスは、任意の好適なエネルギーにおいて好適なイオンを用いる傾斜イオン注入プロセスを採用する。いくつかの実施形態では、傾斜イオン注入プロセスは、イオンをブリッジ構造408にも注入し得る。いくつかの実施形態では、イオンは、ホウ素(B)イオンを含む。随意に、アニールプロセスなどの熱処理が、イオン注入の後に実行され得る。
Ion implantation may change the physical properties of the treated portion of sacrificial layer 429 (ie, sacrificial portion 419). In some embodiments, the
いくつかの実施形態では、イオン注入プロセスを経験せずに上側の段414の下にある犠牲層429の部分(図4Aに戻って参照)は、それぞれの段414の中に誘電体部を形成し得る。誘電体部は、真上の段414の縁部において犠牲部419と接触し得る。いくつかの実施形態では、犠牲部419の厚さが犠牲層429の厚さより小さい場合、初期の他の誘電体部(図示せず)は、犠牲部419の下に形成される。初期の他の誘電体部は、犠牲部419の下にあってイオン注入プロセスを経験しない犠牲層429の部分によって形成され得る。いくつかの実施形態では、x方向に沿った初期の他の誘電体部の幅は、それぞれの犠牲部419と同じであり、z方向に沿った初期の他の誘電体部の幅は、それぞれの誘電体部(または、犠牲層429)の幅より小さい。いくつかの実施形態では、y方向に沿った初期の他の誘電体部の長さは、導体部420の長さ(たとえば、長さD)に等しくてよい。いくつかの実施形態では、z方向に沿って、各段414は、犠牲部419と、少なくとも下層の誘電体層426(および、形成されている場合は初期の他の誘電体部)とを含む。さらに、底の段414を除いて、各段414は、誘電体部と、下側の段414の誘電体層426との1つまたは複数のペアの上にあり得る。
In some embodiments, the portion of
随意に、犠牲部419は、y方向に沿って段414を完全にはカバーしなくてよく、第2の誘電体部423は、イオン注入プロセスを経験した部分の外の犠牲層429の部分から形成され得る。いくつかの実施形態では、x方向に沿った第2の誘電体部423の幅は、それぞれの段414の幅(たとえば、幅d)に対して小さくても、等しくても、または大きくてもよい。いくつかの実施形態では、z方向に沿った第2の誘電体部423の厚さは、それぞれの犠牲層429の厚さ以下であってよい。
Optionally, the
図5Bは、イオン注入プロセスの後の段414の拡大図502を示す。図5Bに示すように、犠牲部419は、それぞれの保護層425の下の各段414の中に形成され得る。隣接する段414の犠牲部419は、いかなる方向に沿っても重複しない。随意に、保護層425は、下層の犠牲部419を露出するために、イオン注入プロセスの後に除去され得る。いくつかの実施形態では、好適なエッチングプロセス、たとえばドライエッチングおよび/またはウエットエッチングが、保護層425を除去するために実行される。このようにして、各段414の誘電体層426が、それぞれの段414の縁部において切断され得る。いくつかの実施形態では、保護層425が留保される。
FIG. 5B shows an
図6を参照すると、方法600は、複数の横リセスがブリッジ構造内に形成され、横リセス部が各犠牲部から形成される動作606に進む。図4Cは対応する構造を示す。
Referring to FIG. 6,
図4Cに示すように、複数の横リセス428が、ブリッジ構造408内に形成されてよく、横リセス部418は、それぞれの犠牲部419から形成され得る。いくつかの実施形態では、GLS(たとえば、スリット構造、図3CのGLS310に戻って参照)は、横リセス428および横リセス部418を形成する前に、ブリッジ構造408と接触して形成され得る。GLSは、x-z平面内で階段構造内に延びてよく、基板402とブリッジ構造408内の犠牲/誘電体ペア(439/436)とを露出する。リン酸などの好適なエッチャントを採用するエッチングプロセスが、GLSを介して犠牲層439および犠牲部419を除去するために使用され得る。いくつかの実施形態では、エッチングプロセスは、ウエットエッチングなどの等方性エッチングプロセスを含む。エッチャントは、GLSの側壁上に露出されたすべての犠牲層439ならびに犠牲部419を、同じエッチングプロセスにおいて、たとえば同時に除去する。誘電体層436は留保され得る。横リセス428は、犠牲層439の除去から形成されてよく、横リセス部418は、犠牲部419の除去から形成され得る。
As shown in FIG. 4C, a plurality of
いくつかの実施形態では、保護層425がエッチングプロセスの前に除去される場合、それぞれの横リセス部418は、それぞれの段414の上面の上に露出される。いくつかの実施形態では、保護層425が留保される場合、横リセス部418が、それぞれの保護層425の下に形成される。いくつかの実施形態では、横リセス部418は、第2の誘電体部423と横方向に(負のy方向に沿って)接触している。いくつかの実施形態では、横リセス部418は、下層の誘電体層426と接触している。
In some embodiments, the respective
いくつかの実施形態では、エッチャントは、犠牲部419上で、犠牲層439より高いエッチング速度を有する。犠牲層439に対する犠牲部419上のエッチング速度の比は、約5:1~約2:1の範囲内にあり得る。いくつかの実施形態では、比は約3:1である。エッチャントは、GLSから階段406に接近するので、誘電体部の一部は、犠牲部419上のより高いエッチング速度の結果としてオーバーエッチングされ得る。誘電体部のオーバーエッチング部は、真上の段414と重複してよく、後で形成される導体部の重複部(たとえば、図3Dの重複部320-2に戻って参照)に対応する。オーバーエッチング部は、横リセス部418の一部であり得る。いくつかの実施形態では、各横リセス部418の下の誘電体材料の少なくとも1つの所望の部分(たとえば、y方向に沿った所望の長さ)が留保されるように、エッチング時間が制御される。横リセス部418の下の留保された誘電体材料は、それぞれのワード線VIAコンタクトがその上に形成されることになっているランディング領域の下のそれぞれの誘電体構造(図3Aに戻って参照)を形成し得る。
In some embodiments, the etchant has a higher etch rate on
いくつかの実施形態では、犠牲部419の下の階段406の一部が、エッチングプロセスの間に除去され得る。図4Cに示すように、階段406の除去された部分は、誘電体部の部分と、犠牲部419の下の誘電体層426の部分(たとえば、下側の段414)とを含み得る。いくつかの実施形態では、階段406の除去された部分は、名目上、y方向に沿って長さLを有してよく、x方向に沿って犠牲層429と同じ長さを有してよい。いくつかの実施形態では、z方向に沿って、犠牲部419の厚さが犠牲層429の厚さより小さい場合、エッチャントは、初期の他の誘電体部の各々の一部も除去し、横リセス部418と接触してその下にそれぞれの他の誘電体部を形成する。
In some embodiments, a portion of
いくつかの実施形態では、少なくとも階段406が絶縁構造450内にあるように、絶縁構造450が、エッチングプロセスの前に階段構造の上に形成される。絶縁構造450は、好適な誘電体材料を含んでよく、CVD、ALDおよび/またはPVDなど、任意の好適な堆積方法によって堆積される。いくつかの実施形態では、絶縁構造450は、酸化シリコンを含み、CVDによって堆積される。いくつかの実施形態では、絶縁構造450が形成される前に保護層425が除去される場合、誘電体材料が、犠牲部419と接触するように堆積されてよく、絶縁構造450を形成する。いくつかの実施形態では、保護層425が留保される場合、堆積された誘電体材料は、保護層425上に蓄積し得る。その結果、絶縁構造450は、保護層425と、保護層425上に堆積された誘電体材料とを含み得る。絶縁構造450は、階段406が形成された後でかつワード線VIAコンタクトが形成される前の任意の好適な時間に形成され得ることに留意されたい。絶縁構造450を形成するための特定のタイミングは、本開示の実施形態によって限定されるべきではない。
In some embodiments, an insulating
図6を参照すると、方法600は、複数の導体層が横リセス内に形成され、導体部がそれぞれの横リセス部内に形成される動作608に進む。図4Dは対応する構造を示す。
Referring to FIG. 6,
図4Cに示すように、複数の導体層430が、ブリッジ構造408内に形成されてよく、導体部420が、階段406内のそれぞれの段414の中に形成され得る。いくつかの実施形態では、ALD、CVDおよび/またはPVDなどの好適な堆積プロセスが、横リセス428および横リセス部418を同じプロセス内で充填するように好適な導体材料を堆積するために実行される。導体材料は、横リセス428および横リセス部418をGLSから充填し得る。それぞれの横リセス部418のオーバーエッチング部が、真上の段414の下の導体部420の重複部を形成するために導電材料で充填され得る。横リセス部418の他の部分が、非重複部と、他の重複部(たとえば、図3Dの非重複部320-1および重複部320-3のそれぞれに戻って参照)とを形成するために導体材料で充填されてよく、両者は、それぞれの段414の上面の上にある。いくつかの実施形態では、導体材料は、犠牲部419(または、導体部420)の下の階段406の除去された部分も充填してよく、接続構造421(図3Cに戻って参照)を形成する。導体材料は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、ポリシリコン、ドープシリコン、シリサイド、または任意のそれらの組合せを含み得る。
A plurality of conductor layers 430 may be formed within the
図6を参照すると、方法600は、ワード線VIAコンタクトが、それぞれの導体部と接触して形成される動作610に進む。図4Eは対応する構造を示す。
Referring to FIG. 6,
図4Eに示すように、ワード線VIAコンタクト416は、絶縁構造450内に形成され、それぞれの導体部420と接触している。いくつかの実施形態では、ワード線VIAコンタクト416は、それぞれの導体部420の非重複部の上に形成される。ワード線VIAコンタクト416は、導体部420を露出する開口を形成するために絶縁構造450をパターニングすることと、その開口内を充填するために好適な導電材料を堆積することとによって形成され得る。いくつかの実施形態では、絶縁構造450のパターニングは、好適なエッチングプロセス、たとえばドライエッチングおよび/またはウエットエッチングが後続するフォトリソグラフィプロセスを含む。導電材料は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、ポリシリコン、ドープシリコン、シリサイド、または任意のそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、導体層430および導体部420が形成された後、ACSがGLS内に形成される。
As shown in FIG. 4E, wordline
本開示の実施形態は、3Dメモリデバイスを提供する。3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造および階段構造を含む。階段構造は、メモリアレイ構造の中間に位置し、メモリアレイ構造を横方向に沿って第1のメモリアレイ構造と第2のメモリアレイ構造とに分割する。階段構造は、横方向に沿って延びる複数の段と、第1のメモリアレイ構造および第2のメモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含む。複数の段は、1つまたは複数の誘電体ペアの上に1つの段を含む。段は、段の上面の上にありかつブリッジ構造と接触して電気的に接続される導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とを含む。段は、ブリッジ構造を介して第1のメモリアレイ構造および第2のメモリアレイ構造のうちの少なくとも1つに電気的に接続される。横方向に直角の第2の横方向に沿ってブリッジ構造から離れるにつれて、導体部の幅は減少する。 Embodiments of the present disclosure provide 3D memory devices. A 3D memory device includes a memory array structure and a staircase structure. A staircase structure is located in the middle of the memory array structure and divides the memory array structure along the lateral direction into a first memory array structure and a second memory array structure. The staircase structure includes a plurality of laterally extending steps and a bridge structure in contact with the first memory array structure and the second memory array structure. The multiple stages include a stage over one or more dielectric pairs. The step includes a conductor portion overlying the upper surface of the step and in contact with and electrically connected to the bridge structure, and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The tier is electrically connected to at least one of the first memory array structure and the second memory array structure via the bridge structure. Along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction, the width of the conductor portion decreases away from the bridge structure.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、上側の段と重複する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion overlaps the upper step.
いくつかの実施形態では、導体部の一部の横寸法は、第2の横方向に沿って減少する。 In some embodiments, the lateral dimension of the portion of the conductor portion decreases along the second lateral direction.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、直角三角形の側面形状を有する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion has a right triangle side shape.
いくつかの実施形態では、段は、導体部および誘電体部の下に誘電体層をさらに含む。 In some embodiments, the step further includes a dielectric layer under the conductor portion and the dielectric portion.
いくつかの実施形態では、導体部および誘電体層はそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある。 In some embodiments, the conductor portions and dielectric layers each overlie one or more dielectric pairs.
いくつかの実施形態では、横方向に沿って、導体部の別の部分の幅は、段の寸法に等しい。 In some embodiments, along the lateral direction, the width of another portion of the conductor portion is equal to the dimension of the step.
いくつかの実施形態では、第2の横方向に沿って、導体部の長さは、段の第2の寸法以下である。 In some embodiments, along the second lateral direction the length of the conductor portion is less than or equal to the second dimension of the step.
いくつかの実施形態では、導体部の厚さは、垂直方向に沿った誘電体部の厚さ以下である。 In some embodiments, the thickness of the conductor portion is less than or equal to the thickness of the dielectric portion along the vertical direction.
いくつかの実施形態では、導体部は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、シリサイド、およびポリシリコンのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、誘電体部は、窒化シリコンを含む。いくつかの実施形態では、誘電体層は、酸化シリコンを含む。 In some embodiments, the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon. In some embodiments, the dielectric portion comprises silicon nitride. In some embodiments, the dielectric layer comprises silicon oxide.
いくつかの実施形態では、ブリッジ構造は、各々が第1および第2のメモリアレイ構造と接触している、交互配置された複数の導体層を含む。いくつかの実施形態では、導体部は、同じレベルにあるそれぞれの導体層と接触して電気的に接続される。 In some embodiments, the bridge structure includes a plurality of interleaved conductor layers each in contact with the first and second memory array structures. In some embodiments, the conductor portions are in contact and electrically connected to respective conductor layers at the same level.
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の誘電体ペアの各々は、下側の段に対応する誘電体部および誘電体層を含む。 In some embodiments, each of the one or more dielectric pairs includes a dielectric portion and a dielectric layer corresponding to the lower step.
本開示の実施形態は、3Dメモリデバイスを提供する。3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造と、メモリアレイ構造と接触しているランディング構造とを含む。ランディング構造は、各々が横方向に沿って延びるそれぞれの深さにおける複数のランディング領域と、メモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含む。複数のランディング領域は、それぞれの上面の上の導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とをそれぞれ含む。導体部は、ブリッジ構造を介してメモリアレイ構造に電気的に接続される。導体部の幅は、横方向に直角の第2の横方向に沿ってブリッジ構造から離れるにつれて減少する。複数のランディング領域はそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある。 Embodiments of the present disclosure provide 3D memory devices. A 3D memory device includes a memory array structure and a landing structure in contact with the memory array structure. The landing structure includes a plurality of landing regions at respective depths, each extending along a lateral direction, and a bridge structure in contact with the memory array structure. The plurality of landing areas each include a conductor portion on the respective top surface and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The conductor portion is electrically connected to the memory array structure through the bridge structure. The width of the conductor portion decreases away from the bridge structure along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction. Each of the plurality of landing regions overlies one or more dielectric pairs.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、上側のランディング領域と重複する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion overlaps the upper landing area.
いくつかの実施形態では、導体部の一部の横寸法は、第2の横方向に沿って減少する。 In some embodiments, the lateral dimension of the portion of the conductor portion decreases along the second lateral direction.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、直角三角形の側面形状を有する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion has a right triangle side shape.
いくつかの実施形態では、複数のランディング領域は、導体部および誘電体部の下に誘電体層をさらに含む。 In some embodiments, the plurality of landing areas further includes a dielectric layer under the conductor portion and the dielectric portion.
いくつかの実施形態では、導体部および誘電体層はそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある。 In some embodiments, the conductor portions and dielectric layers each overlie one or more dielectric pairs.
いくつかの実施形態では、横方向に沿って、導体部の別の部分の幅は、それぞれのランディング領域の寸法に等しい。 In some embodiments, the width of the different portions of the conductor portion along the lateral direction is equal to the dimension of the respective landing area.
いくつかの実施形態では、第2の横方向に沿って、導体部の長さは、それぞれのランディング領域の第2の寸法以下である。 In some embodiments, along the second lateral direction the length of the conductor portion is less than or equal to the second dimension of the respective landing area.
いくつかの実施形態では、ランディング構造は、横方向に沿って延びる複数の段を含む。いくつかの実施形態では、複数のランディング領域の各々は、それぞれの段の上面の上にある。 In some embodiments, the landing structure includes multiple steps extending along the lateral direction. In some embodiments, each of the plurality of landing areas overlies the top surface of a respective step.
いくつかの実施形態では、導体部の厚さは、垂直方向に沿った誘電体部の厚さ以下である。 In some embodiments, the thickness of the conductor portion is less than or equal to the thickness of the dielectric portion along the vertical direction.
いくつかの実施形態では、導体部は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、シリサイド、およびポリシリコンのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、誘電体部は、窒化シリコンを含む。いくつかの実施形態では、誘電体層は、酸化シリコンを含む。 In some embodiments, the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon. In some embodiments, the dielectric portion comprises silicon nitride. In some embodiments, the dielectric layer comprises silicon oxide.
いくつかの実施形態では、ブリッジ構造は、各々がメモリアレイ構造と接触している、交互配置された複数の導体層を含む。いくつかの実施形態では、導体部は、同じレベルにある第2の導体のうちのそれぞれの1つと接触して電気的に接続される。 In some embodiments, the bridge structure includes a plurality of interleaved conductor layers, each in contact with the memory array structure. In some embodiments, the conductor portions are in contact and electrically connected to a respective one of the second conductors at the same level.
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の誘電体ペアの各々は、下側のランディング領域に対応する誘電体部および誘電体層を含む。 In some embodiments, each of the one or more dielectric pairs includes a dielectric portion and a dielectric layer corresponding to the underlying landing area.
本開示の実施形態は、3Dメモリデバイスを提供する。3Dメモリデバイスは、メモリアレイ構造および階段構造を含む。階段構造は、横方向に沿って延びる複数の段を含む。複数の段は、段の上面の上の導体部と、同じレベルにあって導体部と接触している誘電体部とを有する段を含む。導体部は、メモリアレイ構造に電気的に接続される。横方向に直角の第2の横方向に沿って、導体部の幅は変化する。 Embodiments of the present disclosure provide 3D memory devices. A 3D memory device includes a memory array structure and a staircase structure. The stair structure includes a plurality of steps extending along the lateral direction. The plurality of steps includes a step having a conductor portion on top of the step and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion. The conductor portion is electrically connected to the memory array structure. Along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction, the width of the conductor portion varies.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、上側の段と重複する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion overlaps the upper step.
いくつかの実施形態では、導体部の一部の横寸法は、第2の横方向に沿って減少する。 In some embodiments, the lateral dimension of the portion of the conductor portion decreases along the second lateral direction.
いくつかの実施形態では、導体部の一部は、直角三角形の側面形状を有する。 In some embodiments, a portion of the conductor portion has a right triangle side shape.
いくつかの実施形態では、階段構造は、導体部および誘電体部の下に誘電体層をさらに含む。 In some embodiments, the staircase structure further includes a dielectric layer below the conductor portion and the dielectric portion.
いくつかの実施形態では、導体部および誘電体層はそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある。 In some embodiments, the conductor portions and dielectric layers each overlie one or more dielectric pairs.
いくつかの実施形態では、横方向に沿って、導体部の別の部分の幅は、段の寸法に等しい。 In some embodiments, along the lateral direction, the width of another portion of the conductor portion is equal to the dimension of the step.
いくつかの実施形態では、第2の横方向に沿って、導体部の長さは、段の第2の寸法以下である。 In some embodiments, along the second lateral direction the length of the conductor portion is less than or equal to the second dimension of the step.
いくつかの実施形態では、導体部の厚さは、垂直方向に沿った誘電体部の厚さ以下である。 In some embodiments, the thickness of the conductor portion is less than or equal to the thickness of the dielectric portion along the vertical direction.
いくつかの実施形態では、導体部は、タングステン、コバルト、銅、アルミニウム、シリサイド、およびポリシリコンのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、誘電体部は、窒化シリコンを含む。いくつかの実施形態では、誘電体層は、酸化シリコンを含む。 In some embodiments, the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon. In some embodiments, the dielectric portion comprises silicon nitride. In some embodiments, the dielectric layer comprises silicon oxide.
いくつかの実施形態では、3Dメモリデバイスは、階段構造およびメモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造をさらに含む。ブリッジ構造は、各々がメモリアレイ構造と接触している、交互配置された複数の導体層を含む。導体部は、同じレベルにある導体層のうちの1つと接触して電気的に接続される。階段構造は、ブリッジ構造を介してメモリアレイ構造に電気的に接続される。 In some embodiments, the 3D memory device further includes a bridge structure in contact with the staircase structure and the memory array structure. The bridge structure includes a plurality of interleaved conductor layers, each in contact with the memory array structure. The conductor portion is in contact and electrically connected to one of the conductor layers on the same level. The staircase structure is electrically connected to the memory array structure through the bridge structure.
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の誘電体ペアの各々は、下側の段に対応する誘電体部および誘電体層を含む。 In some embodiments, each of the one or more dielectric pairs includes a dielectric portion and a dielectric layer corresponding to the lower step.
本開示の実施形態は、3Dメモリデバイスの階段構造を形成するための方法を提供する。方法は、以下の動作を含む。最初に、複数の段の中に、交互配置された複数の第1の犠牲層と複数の第1の誘電体層とを有する、複数の段が形成される。ブリッジ構造が、複数の段と接触して形成され、ブリッジ構造は、交互配置された複数の第2の犠牲層と複数の第2の誘電体層とを有する。各第1の犠牲層は、同じレベルのそれぞれの第2の犠牲層と接触しており、各第1の誘電体層は、同じレベルのそれぞれの第2の誘電体層と接触している。犠牲部は、段のうちの少なくとも1つに対応する第1の犠牲層内に形成される。犠牲部は、それぞれの段の上面にあり、上側の段の縁部において切断される。第2の犠牲層および犠牲部は、複数の横リセスおよび1つの横リセス部をそれぞれ形成するために、同じエッチングプロセスによって除去される。複数の導体層が、横リセス内に形成され、導体部が、横リセス部内に形成され、導体層のうちのそれぞれの1つと接触している。 Embodiments of the present disclosure provide a method for forming a staircase structure for a 3D memory device. The method includes the following operations. First, a plurality of steps is formed having a plurality of first sacrificial layers and a plurality of first dielectric layers interleaved within the plurality of steps. A bridge structure is formed in contact with the plurality of steps, the bridge structure having a plurality of alternating second sacrificial layers and a plurality of second dielectric layers. Each first sacrificial layer is in contact with a respective second sacrificial layer at the same level and each first dielectric layer is in contact with a respective second dielectric layer at the same level. A sacrificial portion is formed in the first sacrificial layer corresponding to at least one of the steps. A sacrificial portion is on the top surface of each step and is cut at the edge of the upper step. The second sacrificial layer and sacrificial portion are removed by the same etching process to form a plurality of lateral recesses and a lateral recess, respectively. A plurality of conductor layers are formed within the lateral recess, and conductor portions are formed within the lateral recess and in contact with respective ones of the conductor layers.
いくつかの実施形態では、方法は、それぞれの第1の犠牲層内に誘電体部を形成するステップをさらに含む。犠牲部は、犠牲層と接触しかつそれと同じレベルにある。 In some embodiments, the method further includes forming a dielectric portion within each first sacrificial layer. The sacrificial portion is in contact with and at the same level as the sacrificial layer.
いくつかの実施形態では、エッチングプロセスでは、犠牲部の上のエッチング速度は、第2の犠牲層の上のエッチング速度より高い。 In some embodiments, the etching process has a higher etch rate over the sacrificial portion than the etch rate over the second sacrificial layer.
いくつかの実施形態では、第2の犠牲層の上のエッチング速度に対する犠牲部の上のエッチング速度の比は、約3:1である。 In some embodiments, the ratio of the etch rate over the sacrificial portion to the etch rate over the second sacrificial layer is about 3:1.
いくつかの実施形態では、横リセス部を形成するステップは、上側の段の下の誘電体部の一部をエッチングプロセスによって除去するステップをさらに含む。 In some embodiments, forming the lateral recess further includes removing a portion of the dielectric below the upper step by an etching process.
いくつかの実施形態では、犠牲部を形成するステップは、エッチングプロセスにおいて第1の犠牲層の露出された部分のエッチング速度を変えるために、段のうちの少なくとも1つの第1の犠牲層の露出された部分の上にイオン注入プロセスを実行するステップを含む。 In some embodiments, forming a sacrificial portion includes exposing the first sacrificial layer in at least one of the steps to alter the etch rate of the exposed portion of the first sacrificial layer in an etching process. performing an ion implantation process over the treated portion.
いくつかの実施形態では、イオン注入プロセスは、ホウ素(B)を用いる傾斜イオン注入プロセスを含む。 In some embodiments, the ion implantation process includes an angled ion implantation process using boron (B).
いくつかの実施形態では、方法は、イオン注入プロセスの前に第1の犠牲層の上に保護層を形成するステップをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes forming a protective layer over the first sacrificial layer prior to the ion implantation process.
いくつかの実施形態では、方法は、イオン注入プロセスの後に保護層を除去するステップをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes removing the protective layer after the ion implantation process.
いくつかの実施形態では、方法は、犠牲部の下の下側の段に対応する第1の犠牲層および第1の誘電体層の部分を留保するステップをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes retaining portions of the first sacrificial layer and the first dielectric layer corresponding to a lower step below the sacrificial portion.
いくつかの実施形態では、方法は、犠牲部の下の第1の犠牲層および第1の誘電体層の別の部分をエッチングプロセスによって除去するステップをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes removing another portion of the first sacrificial layer and the first dielectric layer under the sacrificial portion by an etching process.
いくつかの実施形態では、方法は、階段構造内にスリット構造を形成するステップと、スリット構造を介して複数の第2の犠牲層および犠牲部を除去するステップとをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes forming a slit structure within the staircase structure and removing the plurality of second sacrificial layers and sacrificial portions through the slit structure.
いくつかの実施形態では、複数の導体および導体部を形成するステップは、横リセスおよび横リセス部を充填するために導体材料を堆積するステップを含む。 In some embodiments, forming the plurality of conductors and conductor portions includes depositing a conductor material to fill the lateral recesses and lateral recess portions.
いくつかの実施形態では、方法は、導体部の上にコンタクトを形成するステップをさらに含む。 In some embodiments, the method further includes forming a contact over the conductor portion.
特定の実施形態についての上記の説明は、過度の実験を要することなく、本開示の一般的概念から逸脱することなく、他の人々が、当業者の知識を適用することによって、様々なアプリケーションに対してそのような特定の実施形態を容易に修正および/または適応することができる、本開示の一般的性質を公開する。それゆえ、そのような適応形態および修正形態は、本明細書で提示する教示および指導に基づいて、本開示の実施形態の等価物の意味および範囲に入ることが意図されている。本明細書の表現または専門用語は、本明細書の専門用語または表現が、教示および指導の観点から当業者によって解釈されるように、限定ではなく説明を目的とするものであることが理解されよう。 The above descriptions of specific embodiments may be adapted to various applications by others by applying the knowledge of those of ordinary skill in the art without undue experimentation and without departing from the general concepts of this disclosure. It exposes the general nature of this disclosure to which such specific embodiments may be readily modified and/or adapted. Therefore, such adaptations and modifications are intended to come within the meaning and range of equivalents of the embodiments of the disclosure, based on the teaching and guidance presented herein. It is to be understood that the phraseology or terminology herein is for the purpose of description and not of limitation, so that the terminology or terminology herein can be interpreted by those skilled in the art from the standpoint of teaching and guidance. Yo.
本開示の実施形態は、特定の機能およびそれらの関係の実装形態を示す機能的構成要素を用いて上記で説明された。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜のために本明細書で任意に規定された。特定の機能およびそれらの関係が適切に実行される限り、代替の境界が規定され得る。 Embodiments of the present disclosure have been described above with functional building blocks that illustrate implementations of specific functions and their relationships. The boundaries of these functional building blocks have been arbitrarily defined herein for the convenience of the description. Alternate boundaries may be defined so long as the specified functions and relationships thereof are appropriately performed.
概要および要約のセクションは、本発明者によって熟考された本開示の例示的な実施形態のすべてではなく1つまたは複数を説明してよく、したがって、本開示および添付の特許請求の範囲を限定することは、まったく意図されていない。 The Summary and Abstract sections may describe one or more, but not all of the exemplary embodiments of the present disclosure contemplated by the inventors, and thus limit the scope of the present disclosure and the appended claims. that is not intended at all.
本開示の広がりおよび範囲は、上記で説明した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物のみに従って規定されるべきである。 The breadth and scope of the present disclosure should not be limited by any of the above-described exemplary embodiments, but should be defined only according to the following claims and their equivalents.
100 3次元(3D)メモリデバイス
101 基板
102 階段構造
104-1 第1のメモリアレイ構造
104-2 第2のメモリアレイ構造
106 階段
108 ブリッジ構造
110 ゲート線スリット(GLS)
112 メモリストリング
114 段
116 ワード線垂直相互接続アクセス(VIA)コンタクト
120 メモリフィンガー
200 3Dメモリデバイス
202-1 階段構造
202-2 階段構造
204 メモリアレイ構造
206 階段
208 ブリッジ構造
210 GLS
212 メモリストリング
214 段
216 ワード線VIAコンタクト
220 メモリフィンガー
302 基板
306 階段
308 ブリッジ構造
310 GLS
314 段
316 ワード線VIAコンタクト
320 導体部
320-1 非重複部
320-2 重複部
320-3 重複部
321 接続構造
323 第2の誘電体部
324 誘電体部
326 誘電体層
330 導体層
336 誘電体層
340 誘電体構造
350 絶縁構造
402 基板
406 階段
408 ブリッジ構造
414 段
418 横リセス部
419 犠牲部
420 導体部
421 接続構造
423 第2の誘電体部
425 保護層
426 誘電体層
428 横リセス
429 犠牲層
430 導体層
436 誘電体層
439 犠牲層
450 絶縁構造
500 段414の拡大図
502 段414の拡大図
100 three-dimensional (3D)
112
212
314
Claims (51)
前記メモリアレイ構造の中間にありかつ前記メモリアレイ構造を横方向に沿って第1のメモリアレイ構造および第2のメモリアレイ構造に分割する階段構造とを含み、前記階段構造が、(i)前記横方向に沿って延びる複数の段と、(ii)前記第1のメモリアレイ構造および前記第2のメモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含み、前記複数の段が、1つまたは複数の誘電体ペアの上に1つの段を含み、
前記段が、前記段の上面の上にありかつ前記ブリッジ構造と接触して電気的に接続される導体部と、同じレベルにあって前記導体部と接触している誘電体部とを含み、前記段が、前記ブリッジ構造を介して前記第1のメモリアレイ構造および前記第2のメモリアレイ構造のうちの少なくとも1つに電気的に接続され、
前記横方向に直角の第2の横方向に沿って前記ブリッジ構造から離れるにつれて、前記導体部の幅が減少する、3次元(3D)メモリデバイス。 a memory array structure;
a staircase structure intermediate the memory array structure and laterally dividing the memory array structure into a first memory array structure and a second memory array structure, wherein the staircase structure (i) the and (ii) a bridge structure in contact with said first memory array structure and said second memory array structure, wherein said plurality of steps comprises one or more. comprising a step above the dielectric pair of
the step includes a conductor portion overlying the top surface of the step and in contact with and electrically connected to the bridge structure, and a dielectric portion at the same level and in contact with the conductor portion; said tier electrically connected to at least one of said first memory array structure and said second memory array structure through said bridge structure;
A three-dimensional (3D) memory device, wherein the width of the conductor portion decreases away from the bridge structure along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction.
前記導体部および前記誘電体部の下に誘電体層をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 The step is
5. The 3D memory device of any one of claims 1-4, further comprising a dielectric layer under the conductor portion and the dielectric portion.
前記誘電体部が窒化シリコンを含み、
前記誘電体層が酸化シリコンを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon;
the dielectric portion comprises silicon nitride;
10. The 3D memory device of any one of claims 1-9, wherein the dielectric layer comprises silicon oxide.
前記導体部が、前記同じレベルにあるそれぞれの導体層と接触して電気的に接続される、請求項1から10のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 said bridge structure comprising a plurality of interleaved conductor layers each in contact with said first and second memory array structures;
11. The 3D memory device of any one of claims 1 to 10, wherein the conductor portions are in contact and electrically connected to respective conductor layers at the same level.
前記メモリアレイ構造と接触しているランディング構造とを含み、前記ランディング構造が、(i)各々が横方向に沿って延びるそれぞれの深さにおける複数のランディング領域と、(ii)前記メモリアレイ構造と接触しているブリッジ構造とを含み、
前記複数のランディング領域が、それぞれの上面の上の導体部と、同じレベルにあって前記導体部と接触している誘電体部とをそれぞれ含み、前記導体部が、前記ブリッジ構造を介して前記メモリアレイ構造に電気的に接続され、前記導体部の幅が、前記横方向に直角の第2の横方向に沿って前記ブリッジ構造から離れるにつれて減少し、
前記複数のランディング領域がそれぞれ、1つまたは複数の誘電体ペアの上にある、3次元(3D)メモリデバイス。 a memory array structure;
a landing structure in contact with the memory array structure, the landing structure comprising: (i) a plurality of landing regions at respective depths, each extending along a lateral direction; and (ii) the memory array structure. a contacting bridge structure;
each of the plurality of landing areas includes a conductor portion on a respective upper surface and a dielectric portion on the same level and in contact with the conductor portion, the conductor portion extending through the bridge structure to the electrically connected to a memory array structure, the width of the conductor portion decreasing away from the bridge structure along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction;
A three-dimensional (3D) memory device, wherein each of the plurality of landing areas overlies one or more dielectric pairs.
前記導体部および前記誘電体部の下に誘電体層をさらに含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 The plurality of landing areas are
17. The 3D memory device of any one of claims 13-16, further comprising a dielectric layer under the conductor portion and the dielectric portion.
前記複数のランディング領域の各々が、前記それぞれの段の前記上面の上にある、請求項13から20のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 wherein the landing structure includes a plurality of steps extending along the lateral direction;
21. The 3D memory device of any one of claims 13-20, wherein each of said plurality of landing areas overlies said top surface of said respective step.
前記誘電体部が窒化シリコンを含み、
前記誘電体層が酸化シリコンを含む、請求項13から22のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon;
the dielectric portion comprises silicon nitride;
23. The 3D memory device of any one of claims 13-22, wherein the dielectric layer comprises silicon oxide.
前記導体部が、前記同じレベルにある第2の導体のうちのそれぞれの1つと接触して電気的に接続される、請求項13から23のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 said bridge structure comprising a plurality of interleaved conductor layers each in contact with said memory array structure;
24. The 3D memory device of any one of claims 13 to 23, wherein said conductor portion is in contact and electrically connected to a respective one of said second conductors at said same level.
横方向に沿って延びる複数の段を含む階段構造とを含み、前記複数の段が、前記段の上面の上の導体部と、同じレベルにあって前記導体部と接触している誘電体部とを含む1つの段を含み、前記導体部が、前記メモリアレイ構造に電気的に接続され、
前記横方向に直角の第2の横方向に沿って、前記導体部の幅が変化する、3次元(3D)メモリデバイス。 a memory array structure;
a stepped structure including a plurality of steps extending along a lateral direction, said steps being at the same level as and in contact with a conductor portion on top of said step. and wherein the conductor portion is electrically connected to the memory array structure;
A three-dimensional (3D) memory device, wherein the width of the conductor portion varies along a second lateral direction perpendicular to the lateral direction.
前記誘電体部が窒化シリコンを含み、
前記誘電体層が酸化シリコンを含む、請求項26から34のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 the conductor portion includes at least one of tungsten, cobalt, copper, aluminum, silicide, and polysilicon;
the dielectric portion comprises silicon nitride;
35. The 3D memory device of any one of claims 26-34, wherein the dielectric layer comprises silicon oxide.
前記ブリッジ構造が、各々が前記メモリアレイ構造と接触している、交互配置された複数の導体層を含み、
前記導体部が、前記同じレベルにある前記導体層のうちの1つと接触して電気的に接続され、
前記階段構造が、前記ブリッジ構造を介して前記メモリアレイ構造に電気的に接続される、請求項26から35のいずれか一項に記載の3Dメモリデバイス。 further comprising a bridge structure in contact with the staircase structure and the memory array structure;
said bridge structure comprising a plurality of interleaved conductor layers each in contact with said memory array structure;
said conductor portion being in contact and electrically connected to one of said conductor layers at said same level;
36. The 3D memory device of any one of claims 26-35, wherein the staircase structure is electrically connected to the memory array structure via the bridge structure.
複数の段の中に、交互配置された複数の第1の犠牲層と複数の第1の誘電体層とを含む複数の段を形成するステップと、
前記複数の段と接触しているブリッジ構造を形成するステップであって、前記ブリッジ構造が、交互配置された複数の第2の犠牲層と複数の第2の誘電体層とを含み、各第1の犠牲層が、前記同じレベルのそれぞれの第2の犠牲層と接触しており、各第1の誘電体層が、前記同じレベルのそれぞれの第2の誘電体層と接触している、ステップと、
前記段のうちの少なくとも1つに対応する前記第1の犠牲層内に犠牲部を形成するステップであって、前記犠牲部が、前記それぞれの段の上面にありかつ上側の段の縁部において切断される、ステップと、
複数の横リセスおよび横リセス部をそれぞれ形成するために前記第2の犠牲層および前記犠牲部を同じエッチングプロセスによって除去するステップと、
(i)前記横リセス内に複数の導体層と、(ii)前記横リセス部内にありかつ前記導体層のうちのそれぞれの1つと接触している導体部とを形成するステップとを含む、方法。 A method for forming a staircase structure of a three-dimensional (3D) memory device, comprising:
forming a plurality of steps including a plurality of first sacrificial layers and a plurality of first dielectric layers interleaved within the plurality of steps;
forming a bridge structure in contact with the plurality of steps, the bridge structure comprising a plurality of alternating second sacrificial layers and a plurality of second dielectric layers; one sacrificial layer in contact with a respective second sacrificial layer at the same level, and each first dielectric layer in contact with a respective second dielectric layer at the same level; a step;
forming a sacrificial portion in said first sacrificial layer corresponding to at least one of said steps, said sacrificial portion being on the top surface of said respective step and at the edge of the upper step; a step that is disconnected;
removing the second sacrificial layer and the sacrificial portion by the same etching process to form a plurality of lateral recesses and lateral recesses, respectively;
(i) forming a plurality of conductor layers within said lateral recess; and (ii) a conductor portion within said lateral recess and in contact with a respective one of said conductor layers. .
前記エッチングプロセスにおいて前記第1の犠牲層の露出された部分のエッチング速度を変えるために、前記段のうちの前記少なくとも1つの前記第1の犠牲層の前記露出された部分の上にイオン注入プロセスを実行するステップを含む、請求項38から42のいずれか一項に記載の方法。 Forming the sacrificial portion comprises:
an ion implantation process onto the exposed portion of the first sacrificial layer of the at least one of the steps to vary the etch rate of the exposed portion of the first sacrificial layer in the etching process; 43. A method according to any one of claims 38 to 42, comprising the step of performing
前記スリット構造を介して前記複数の第2の犠牲層および前記犠牲部を除去するステップとをさらに含む、請求項38から48のいずれか一項に記載の方法。 forming a slit structure within the staircase structure;
49. The method of any one of claims 38-48, further comprising removing the plurality of second sacrificial layers and the sacrificial portion through the slit structure.
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